JP5064467B2

JP5064467B2 - 無線タグケース及び位置検出装置

Info

Publication number: JP5064467B2
Application number: JP2009257426A
Authority: JP
Inventors: 裕也板垣
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: JP2011102129A

Description

本発明は、無線タグを収容する無線タグケース及び当該無線タグケースを用いた位置検出装置に関する。

従来、物品に取付けられた無線タグと交信し、当該無線タグから読み取った情報に基づいて物品の管理を行う技術が用いられている。また、無線タグに記憶された情報に基づき、移動体の現在位置を検出する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、アンテナと、当該アンテナを介して通信範囲に置かれた物品に付加された無線タグと通信する無線通信装置との間に、無線タグと無線通信装置との間の通信を遮る移動体（遮蔽体）を設け、この移動体により無線通信が遮られた無線タグの識別情報に基づいて、物品（移動体）の位置を検出する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、全ての無線タグをアンテナの通信範囲内に置く必要があるため、無線タグが長距離に亘って配列されている場合には適用することが困難である。また、この場合アンテナ自体を無線タグに沿って移動させ、無線タグから読み取った識別情報に基づいてアンテナ(移動体)の位置を検出する形態を想定することができるが、無線通信装置内の回路やアンテナから無線通信装置へ伝わる段階でのアナログ信号の劣化、環境ノイズ等の影響により、電波が届く距離は厳密に一定とはならない。この電波ゆらぎにより、意図した範囲外の無線タグを読み取ってしまったり、あるいは意図したエリア内の無線タグが読み取れないといった事態が発生するため、移動体の位置を正確に検出できない可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、アンテナから放射される電波のゆらぎの影響を抑制することが可能な無線タグケース及び当該無線タグケースを用いた位置検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線タグを収容する無線タグケースであって、前面に開口部を有し、電波を遮蔽するシールド材で形成された略箱形の箱体と、前記無線タグを前記箱体の内部で且つ前記前面と平行に支持する支持部材と、を備え、外部のアンテナから前記開口部を通じて入射される電波のうち、所定範囲の角度で入射する電波が前記無線タグに到達するよう、前記箱体の前面から前記無線タグまでの距離が定められていることを特徴とする。

また、本発明は、所定の経路に沿って移動可能な移動機と、前記経路に沿って連続的に配置され、各配置位置に対応する位置情報を記憶した無線タグを収容する請求項１〜４の何れか一項に記載の無線タグケースと、前記移動機側に設けられたアンテナを用いて、対応する読取範囲に配された前記無線タグの位置情報を読み取る読取手段と、を備え、前記アンテナは、前記無線タグケースの開口部と対向する位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、アンテナから放射される電波のゆらぎの影響を抑制することが可能な無線タグケース及び当該無線タグケースを用いた位置検出装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る移動装置を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した移動装置の平面図である。図３は、本実施形態に係るタグケースを概略的に示す斜視図である。図４は、図３に示したタグボードを概略的に示す斜視図である。図５は、タグケースアレイを概略的に示す斜視図である。図６は、移動機の位置検出原理を説明するための図である。図７は、移動機のアンテナとタグケースとの位置関係を概略的に示す図である。図８は、遮蔽壁深度決定方法の一例を示したフローチャートである。図９は、図８に示した遮蔽壁深度決定方法を説明するための図である。図１０は、タグケースを概略的に示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る無線タグケース及び位置検出装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は移動装置１を概略的に示す斜視図であり、図２は移動装置１の平面図である。移動装置１は、例えば製鉄所等の工場に設けられるクレーン装置であり、図中Ｘ方向に延設された移動経路１０を構成する一対の線路１１、１２と、線路１１、１２上を移動可能に設けられたクレーン車等の移動機２０と、後述する無線タグ４２を収容する複数のタグケース３１が配列されたタグケースアレイ３０と、を備えている。

移動機２０は、例えばクレーン車であり、線路１１、１２に係合して線路１１、１２上を移動経路１０に沿って移動する。移動機２０は、オペレータが操作する操作入力部２１１を有する操縦席２１と、移動機２０の各種動作を制御する制御部２２と、無線タグ４２に保持された情報を読み取るＲＦＩＤリーダ２３と、を備えている。また、移動機２０のタグケース３１に対向する側面には、後述する無線タグ４２読み取り用のアンテナ２４が設けられており、ＲＦＩＤリーダ２３と電気的に接続されている。

図３はタグケース３１を概略的に示す斜視図であり、図４はタグボード３３を概略的に示す斜視図である。タグケース３１は、後述する無線タグ４２を収容する箱体としてのメタルパネル３２と、当該メタルパネル３２の内部で後述する無線タグ４２を支持する支持部材としてのタグボード３３と、を有して構成される。

メタルパネル３２は、電波を遮蔽することが可能な金属等のシールド材によって構成されており、図３に示すように、アンテナ２４に対向する前面３２Ｆに開口部を有した略箱形に形成されている。また、メタルパネル３２の上面３２Ｕには、タグボード３３の後述する挿入部３３１の形状に応じた矩形状のタグボード挿入口３２１が設けられている。なお、図３では、メタルパネル３２を構成する底面を３２Ｄ、左右の側壁面を３２Ｌ、３２Ｒ、背面を３２Ｂで表している。

タグボード３３は、非磁性の樹脂等によって形成されている。タグボード３３は、図４に示すように、メタルパネル３２の上面３２Ｕに設けられたタグボード挿入口３２１を通じて当該メタルパネル３２内に挿入される平板状の挿入部３３１と、当該挿入部３３１をメタルパネル３２の上面３２Ｕで保持する保持部３３２とを有して構成され、断面Ｔ字型の形状を有している。挿入部３３１のアンテナ２４に対向する面側には、各タグボード３３（無線タグ４２）を識別するための文字又は記号が記されたラベル４１を着脱自在に取付けるためのラベル取付部３３３が設けられている。ラベル取付部３３３は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の非磁性の光透過性の樹脂によって構成されたポケットシートであって、接着又は溶着により挿入部３３１に固着されている。なお、ラベル４１は、無線タグ４２の電波受信に影響しない紙等の素材により形成されているものとする。

また、挿入部３３１の側面には、ＲＦＩＤインレイやＲＦＩＤタグ等の無線タグ４２を挿入するためのタグ挿入口３３４が設けられている。このタグ挿入口３３４から無線タグ４２を出し入れすることにより、その内部に無線タグ４２を着脱自在に保持できるようになっている。

無線タグ４２は、ＩＣチップ４２１やアンテナ４２２等により構成され、移動経路１０における自己のタグケース３１の配置順序を表した順序データを、自己の位置を表す位置情報として記憶している。無線タグ４２の各々はタグケース３１により等間隔で配置されるので、無線タグ４２の順序データが基準となる無線タグ４２からの距離に比例し、無線タグ４２の位置に対応する。したがって、この順序データが無線タグ４２の位置を示す位置情報となる。なお、基準となる無線タグ４２は、例えばタグケースアレイ３０の一端に設けられたタグケース３１のものを基準とすることができる。

ラベル４１及び無線タグ４２がタグボード３３に収容された後、図３に示すように、タグボード３３の挿入部３３１を、メタルパネル３２の上面３２Ｕに設けられたタグボード挿入口３２１に挿入することで、メタルパネル３２とタグボード３３とが一体化されタグケース３１が構成される。すなわち、支持部材となるタグボード３３によって、無線タグ４２はメタルパネル３２の内部で且つ当該メタルパネル３２の前面３２Ｆと平行に支持される。

また、タグケース３１は、図５に示すように、移動経路１０に沿って連続的に配置されることでタグケースアレイ３０が形成される。なお、図５では、隣接するタグケースアレイ３０の側壁面を共用した例を示しているが、これに限らず、独立した側壁面を有するタグケースアレイ３０を連続的に配置することでタグケースアレイ３０を形成する形態としてもよい。

図２に戻り、移動機２０の制御部２２は、読取手段としてのＲＦＩＤリーダ２３を制御することで、アンテナ２４の電波照射範囲(以下、読取範囲という)に存在する無線タグ４２と通信し、読み取った無線タグ４２の位置情報に基づき移動経路１０上における移動機２０の現在位置を検出する。以下、図６を参照して、移動機２０の位置検出原理について説明する。

図６は、移動機２０の位置検出原理を説明するための図であり、アンテナ２４と複数の無線タグ４２との位置関係を概略的に示している。なお、無線タグ４２に付された数値１〜５は当該無線タグ４２に記憶された位置情報に対応し、ラベル４１として記されているものとする。

アンテナ２４は、電波を放射することで読取範囲Ａ１内に配された複数個の無線タグ４２と交信する。このとき、読取範囲Ａ１が３つの無線タグ４２と交信できるよう設計されていたとすると、制御部２２は、図６に示した位置情報“２”、“３”、“４”の三つの無線タグ４２に基づき、これら位置情報の中央値となる値“３”を移動機２０の現時位置と判断する。

ところで、アンテナ２４からの電波出力レベルは種々の要因により変動することが分っている。例えば、ＲＦＩＤリーダ２３の回路内やＲＦＩＤリーダ２３とアンテナ２４とで交信されるアナログ信号の劣化、アンテナ２４周辺の環境ノイズ、移動機２０の移動に伴うアンテナ２４の設置角度の変動等により、アンテナ２４からの電波出力にゆらぎが発生するため、読取範囲Ａ１の範囲は厳密には一定とならない。このような理由から、図６に示したように、一定強度の電波が安定して届く読取範囲Ａ１の周辺に、読取範囲Ａ１よりも微弱な電波や不安定な強度の電波が届く不安定範囲Ａ２が存在することになる。また、無線タグ４２は、ＩＣチップ４２１とアンテナ４２２とを有して構成されるが（図４参照）、その接続やアンテナ４２２の製造誤差、また製造されてからの保管状態による差（例えば、台紙の吸湿や折れ曲がり）等により、無線タグ４２各々の応答性能にバラツキが生じる可能性がある。

このような条件の下、位置情報が“１”の無線タグ４２が、不安定範囲Ａ２の電波に応答したとすると、制御部２２は四つの無線タグ４２から位置情報“１”、“２”、“３”及び“４”を読み取ることになる。この場合、制御部２２は、これら位置情報の中央値となる“２．５”を移動機２０の現時位置と判断してしまうため、実際の位置と０．５分のズレが発生する。

そこで、本実施形態では、図３に示したタグケース３１に無線タグ４２を収容し、当該タグケース３１の左右の側壁面３１Ｌ、３１Ｒを、電波を遮蔽する遮蔽壁として用いる。具体的には、図７に示すように、不安定範囲Ａ２の電波を遮蔽するよう遮蔽壁３４を形成することで、自己のタグケース３１が不安定範囲Ａ２内にあるときに、アンテナ２４から無線タグ４２に届く電波を減衰させることができる。これにより、アンテナ２４から読取範囲Ａ１に対応する所定範囲の角度で入射する電波のみを無線タグ４２に到達させることができるため、不安定範囲Ａ２の無線タグ４２では、起電力を得るのに十分な電波を受信できず、位置情報が送信されてしまうことを抑止することが可能となる。

なお、遮蔽壁３４の深さ、即ちタグケース３１の開口面３１Ｆから無線タグ４２の配置面までの距離は、アンテナ２４と無線タグ４２との間の距離や、アンテナ２４が形成する電波放射パターンの形状に基づいて定めることが好ましい。以下、図８及び図９を参照して、遮蔽壁３４の深さを決定する方法（遮蔽壁深度決定方法）について説明する。

図８は、遮蔽壁深度決定方法の一例を示すフローチャートである。また、図９は、遮蔽壁深度決定方法を説明するための図である。

まず、第１の工程では、アンテナ２４のアンテナ上面２４Ｕと、タグケース３１に保持された無線タグ４２との間の距離Ｄを設定する（ステップＳ１）。続く第２の工程では、アンテナ２４による電波の出力値を設定し、アンテナ２４が形成する電波放射パターンの外縁となる最大電波到達距離Ｌ１を特定する（ステップＳ２）。

第３の工程では、アンテナ２４から距離Ｄの位置に、アンテナ上面２４Ｕと平行なラインＬ２を形成する（ステップＳ３)。第４の工程で、最大電波到達距離Ｌ１とラインＬ２との交点Ｐ及びＱを導出し、ＰＱ間の距離Ｗを導出する（ステップＳ４）。また、第５の工程では、タグケース３１の横幅Ｔと、一度に読み取る無線タグ４２の個数Ｎとを設定する（ステップＳ５）。

続く第６の工程では、下記式（１）にＷ、Ｔ及びＮの値を代入することで、Ｘ１及びＸ２を導出し(ステップＳ６)、第７の工程で交点Ｐ、ＱからＸ１、Ｘ２だけ内側に位置するラインＬ２上の点ｐ、ｑを夫々導出する（ステップＳ７）。
Ｘ１＝Ｘ２＝（Ｗ−Ｔ×Ｎ）／２（１）

続いて、第８の工程では、点ｐ、ｑの夫々からラインＬ２に垂線Ｌ３、Ｌ４を引き、垂線Ｌ３、Ｌ４と最大電波到達距離Ｌ１との交点ｐ’、ｑ’を夫々導出する(ステップＳ８)。そして、第９の工程で、点ｐと点ｐ’との間の距離Ｄｐ、点ｑと点ｑ’と間の距離Ｄｑを夫々導出すると(ステップＳ９)、第１０の工程でＤｐ及びＤｑのうちより大きな値を、遮蔽壁３４の深さとして決定する（ステップＳ１０）。

なお、本処理では、アンテナ２４の電波放射パターンが左右非対称の場合を想定しているため、交点Ｐ、Ｑの２点を求めることとしたが、電波放射パターンが左右対称の場合には、何れか一方の交点に基づいて遮蔽壁３４の深さを決定する形態としてもよい。

図１０は、タグケース３１を概略的に示す平面図である。同図では、上述した図８及び図９の遮蔽壁深度決定方法の決定結果に基づき、距離Ｄｐを遮蔽壁３４の深さとした例を示している。この遮蔽壁深度決定方法で決定されたＤｐを遮蔽壁３４の深さに採用することで、図７に示したように、意図した範囲(読取範囲Ａ１)内の無線タグ４２に電波を放射することが可能となるため、位置情報に基づき検出した移動機２０の位置と、実際の移動機２０の位置とのズレの発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、遮蔽壁の深さとして、タグケース３１の開口面３１Ｆと無線タグ４２の配置面との間の距離について説明したが、無線タグ４２とタグケース３１の背面３１Ｂとの間の距離については、無線タグ４２が背面３１Ｂによる影響を受けない距離であれば任意の値としてよい。

以上のように、本実施形態によれば、移動機２０の現在位置検出のための位置情報を記録した無線タグ４２を、タグケース３１に収容することで、アンテナ２４による読み取り可能範囲のゆらぎや、無線タグ４２の応答性能のバラツキによる影響を抑制する。これにより、移動機２０の位置検出誤算の発生を抑制することが可能となるため、移動機２０の位置検出を精度よく行うことができる。また、現地導入時におけるアンテナ２４の出力設定等の調整にかかるコストを削減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での種々の変更、置換、追加等が可能である。例えば、上記実施形態では、タグケース３１を移動機２０の位置検出用に用いたが、これに限らず、他の用途に用いる形態としてもよい。

また、上記実施形態では、タグボード３３の挿入部３３１に、ラベル取付部３３３及びタグ挿入口３３４を設けた形態としたが、ラベル４１及び無線タグ４２の取付け方法はこれに限らないものとする。例えば、無線タグ４２をラベル４１と同様の取付け方法で取付ける形態としてもよいし、挿入部３３１の両面又は一方の面にラベル４１及び無線タグ４２を直接貼付する形態としてもよい。

１移動装置
１０移動経路
１１線路
１２線路
２０移動機
２１操縦席
２１１操作入力部
２２制御部
２３ＲＦＩＤリーダ
２４アンテナ
３０タグケースアレイ
３１タグケース
３２メタルパネル
３２１タグボード挿入口
３３タグボード
３３１挿入部
３３２保持部
３３３ラベル取付部
３３４タグ挿入口
３４遮蔽壁
４１ラベル
４２無線タグ

特開２００９−１１５７４６公報

Claims

無線タグを収容する無線タグケースであって、
前面に開口部を有し、電波を遮蔽するシールド材で形成された略箱形の箱体と、
前記無線タグを前記箱体の内部で且つ前記前面と平行に支持する支持部材と、
を備え、
外部のアンテナから前記開口部を通じて入射される電波のうち、所定範囲の角度で入射する電波が前記無線タグに到達するよう、前記箱体の前面から前記無線タグまでの距離が定められていることを特徴とする無線タグケース。
前記箱体の前面から前記無線タグまでの距離は、当該無線タグと前記アンテナとの間の距離、及び、当該アンテナが形成する電波放射パターンの形状に基づいて定められていることを特徴とする請求項１に記載の無線タグケース。
前記支持部材は、前記箱体に着脱自在に取付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線タグケース。
前記箱体は、その上面に矩形状の挿入口を有し、
前記支持部材は、前記挿入口を通じて前記箱体内に挿入される平板状の挿入部と、当該挿入部を前記箱体の上面で保持する保持部とを有し、
前記無線タグは、前記挿入部に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の無線タグケース。
前記挿入部における前記箱体の前面と対向する面側に、自己の箱体を識別するためのラベルが取付けられていることを特徴とする請求項４に記載の無線タグケース。
所定の経路に沿って移動可能な移動機と、
前記経路に沿って連続的に配置され、各配置位置に対応する位置情報を記憶した無線タグを収容する請求項１〜４の何れか一項に記載の無線タグケースと、
前記移動機側に設けられたアンテナを用いて、対応する読取範囲に配された前記無線タグの位置情報を読み取る読取手段と、
を備え、
前記アンテナは、前記無線タグケースの開口部と対向する位置に設けられていることを特徴とする位置検出装置。