JP5182548B2 - タグ通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグが付された物品の向きを判定可能なタグ通信装置に関するものである。

近時、物流業界においては、ＲＦＩＤ（Ｒａｔｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ（ＩＣタグとも言う）を物品に貼付し、このＲＦＩＤタグとリーダライタが無線通信を行うことにより物品管理を行うといういわゆるＲＦＩＤシステムが用いられている。このＲＦＩＤシステムによれば、例えば、ベルトコンベアなどにより搬送される物品に付されたＲＦＩＤタグから自動的にＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等のデータを読み取ることができるので物流業務の効率化を図ることができ便利である。

ここで、この搬送される物品のなかには、天地無用の物品、収納庫に収納する物品などがある。搬送過程で物品がひっくり返ってしまったり、人が誤ってベルトコンベアに天地逆さまに物品を載せてしまったりすると、天地が逆さまになって物品は搬送されてしまうし、他方、ＲＦＩＤタグが所定の位置にくるように物品を搬送しないと、物品を収納した際にＲＦＩＤタグが隠れてしまったり、奥の方に入ってしまったりすることがある。前者の場合には、内容物によっては出荷できず取り除く必要があるし、後者の場合には、本来の向きに直す必要があるが、このＲＦＩＤシステムにおいては、搬送される物品の向きまでは検知できないといった問題があった。

そこで、搬送される物品の向き（姿勢）を検知するものとして、特許文献１に記載の技術がある。ここでは、動態手段であるフォークリフトトラックに各種のセンサーを搭載することにより物品の向きを検知している。このように各種センサーを使用したり、アンテナの数を増加したりすれば、従来のＲＦＩＤシステムにおいて、搬送される物品の向きをも検知して物品管理をすることが可能となるが、このような手法を用いた場合には、システムの肥大化を招き、コスト増にも繋がるという新たな問題が発生する。

特開２００５−７０８７２号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、システムの肥大化やコスト増を招くことなく、物品の向きを把握しつつ、物流業務の効率化が図れるタグ通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、ＲＦＩＤタグは予め特定された物品の天側あるいは地側のいずれか一方に貼付されており、送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその天地方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が天側か地側かの判定基準により、当該物品の天地の向きを判定する物品方向判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、物品はその正面が予め特定されているとともに、この正面が前方を向いた状態を正常状態として搬送され、ＲＦＩＤタグは前記正面に対して物品の左側あるいは右側のいずれか一方に貼付されており、送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその搬送方向と交差する方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が左側か右側かの判定基準により、当該物品の向きが正常状態か否かを判定する物品方向判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、ＲＦＩＤタグは予め特定された物品の天側及び地側に貼付されているとともに、それぞれのＲＦＩＤタグには識別データが記憶されており、送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその天地方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が天側か地側かの判定基準と識別データとにより、当該物品の天地の向きを判定する物品方向判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、物品はその正面が予め特定されているとともに、この正面が前方を向いた状態を正常状態として搬送され、ＲＦＩＤタグは前記正面に対して物品の左側あるいは右側のいずれか一方に貼付されているとともに、ＲＦＩＤタグには識別データが記憶されており、送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその搬送方向と交差する方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が左側か右側かの判定基準と識別データとにより、当該物品の向きが正常状態か否かを判定する物品方向判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、物品はその正面が予め特定されているとともに、この正面が前方を向いた状態を正常状態として搬送され、ＲＦＩＤタグは予め特定された物品の天側あるいは地側の少なくとも一方及び正面側あるいは背面側の少なくとも一方に貼付されているとともに、それぞれのＲＦＩＤタグには識別データが記憶されており、送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に貼付された全てのＲＦＩＤタグに向けて当該電波を二次元的にスキャンするスキャンアンテナと、スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が天側か地側かの判定基準及びその指向性が正面側か背面側かの判定基準と識別データとにより、当該物品の向きが正常状態にあるか否か及び天地の向きを判定する物品方向判定手段と、を備えることを特徴とする。

物品には、方形状、円柱状、台形状など種々の形状のものが含まれる。また、物品の天地あるいは左右の方向は、各物品においてそれぞれ予め特定しておき、各位置に貼付するＲＦＩＤタグをこれら位置に対応付けて貼付しておく。なお、この物品は、ベルトコンベアなどの搬送手段により移動している物品だけではなく、静止している物品も含むものである。

また、上記「ＲＦＩＤタグ」としては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。上記「識別データ」は、いわゆるＩＤ「Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」である。

また、上記「タグ通信装置」とは、例えば、ＲＦＩＤタグと通信可能なリーダライタあるいはリーダ、ライタである。

上記「スキャンアンテナ」は、例えば、電子的制御によって送信する電波のビームを高速にスキャン可能なフェーズドアレイアンテナからなり、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の位相器と、この複数の位相器のすべてに接続された１つの分配合成器から構成されている。分配合成器に入力された電波は、それぞれのアンテナ素子ごとの位相器に分配され、各位相器にて所望の位相変化がなされた後、各アンテナ素子から放射され、この際位相後の各電波がすべて同相となるような方向、すなわち正弦波の位相が一致する方向に強く電波が放射される。この最も強い電波が「送信する電波のビーム」、例えば、メインローブであり、この方向（指向性）は、位相器の設定により任意に変化させることができる。

また、上記複数のアンテナ素子は、パッチアンテナから構成されていてもよく、更に、上記複数のアンテナ素子は、二次元配列されていてもよく、上記スキャンアンテナを二次元的にスキャンするようにしてもよい。パッチアンテナから複数のアンテナを構成すれば、スキャンアンテナを薄く製造できるし、製造コストも低く抑えられるので好適である。

以上説明したように本発明によれば、物品の予め特定された位置にＲＦＩＤタグを貼付しておき、この物品に対しスキャンアンテナでスキャンすることにより、スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際の指向性に基づき物品の方向を検知するように構成した。これにより、物流業務の効率化を図ることができ、同時に物品の方向の検知も、従来に比べて比較的低コストでしかもシステム全体の肥大化を招くことなく実現し得る。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、タグ通信装置はリーダライタとし、物品は移動しているものとして説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、静止している物品に対しても本発明は適用可能である。

≪第１実施形態≫
図１は本発明の第１の実施形態に係るタグ通信装置を適用したＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はスキャンアンテナのスキャンの状態を模式的に示した斜視図、図２はＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図、図３はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図である。なお、以下においては、ＲＦＩＤタグ、物品、ビームを、それぞれ総括的に用いるときは、ＲＦＩＤタグ２、物品５、ビームＭと称する。

このＲＦＩＤ通信システム１Ａは、ベルトコンベア６で運搬される多数の物品５の入出庫管理を行うものであり、物品５にそれぞれ取り付けられたＲＦＩＤタグ２に対し、リーダライタ３が無線通信を行ってデータの読み書きを行うものである。この際、本ＲＦＩＤ通信システム１Ａにおいては、それぞれの物品５が天地逆さまで運搬されていないかを判定するように構成されている。

まず各構成について詳細に説明する。

図２は、ＲＦＩＤタグ２の概略構成を示すブロック図である。同図に示すようにＲＦＩＤタグ２は、アンテナ部２０と無線通信ＩＣ２１とを備える構成である。この種のＲＦＩＤタグ２としては、例えば、上述したパッシブタイプやアクティブタイプのものが使用される。

アンテナ部２０は、リーダライタ３からの電波を無線通信ＩＣ２１を動作させる電力源として受け取るものである。また、アンテナ部２０は、リーダライタ３から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ２１に送信するとともに、無線通信ＩＣ２１からの無線信号を電波に変換してリーダライタ３に送信するものである。アンテナ部２０には、アンテナ、共振回路などが使用される。

無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３からアンテナ部２０を介して受信した信号に基づいて、リーダライタ３からのデータを記憶したり、記憶されたデータをアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりするものである。この無線通信ＩＣ２１は、図２に示すように、電源部２１１、無線処理部２１２、制御部２１３、およびメモリ部２１４を備える構成である。

電源部２１１は、アンテナ部２０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ２１の各部に供給するものである。電源部２１１には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。

無線処理部２１２は、外部からアンテナ部２０を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部２１３に送信するとともに、制御部２１３から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ部２０を介して外部に送信するものである。無線処理部２１２には、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。

制御部２１３は、無線通信ＩＣ２１内における上述した各種構成の動作を統括的に制御するものである。制御部２１３は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。このプログラムは、例えばメモリ部２１４のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよいし、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部２１４にインストールして実行する形態であってもよい。

特に、制御部２１３は、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して受信したデータに基づいて、リーダライタ３からのデータをメモリ部２１４に記憶したり、メモリ部２１４に記憶されたデータを読み出して、無線処理部２１２およびアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりする。

メモリ部２１４は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。このメモリ部２１４に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびにＩＤ（識別データ）などの各種データが挙げられる。なお、無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを使用することが望ましい。

本実施形態においては、以上のように構成されたＲＦＩＤタグ２が各物品５の天側及び地側に貼付されている。具体的に図１の物品５Ａを用いて説明すると、物品５Ａにおいて、正面５１が前方、背面５５が後方、上面５３が天側、下面５４が地側、側面５２Ａがリーダライタ３に対向し、側面５２Ａの背面側に側面５２Ｂとなってベルトコンベア６により運搬される状態がここでは正常状態である。そして、側面５２Ａの天側にＲＦＩＤタグ２Ａが、地側にＲＦＩＤタグ２Ｂがそれぞれ貼付されており、それぞれのＲＦＩＤタグ２Ａ、２Ｂを特定すべく、ＲＦＩＤタグ２Ａを識別する情報としてＩＤ１が、ＲＦＩＤタグ２Ｂを識別する情報としてＩＤ２がそれぞれのＲＦＩＤタグ２Ａ、２Ｂの各メモリ部２１４に予め記憶されている。従って、スキャンアンテナ４から送信される電波のビームが、ＭαのときにＲＦＩＤタグ２ＡからＩＤ１を受信し、ＭβのときにＲＦＩＤタグ２ＢからＩＤ２を受信した状態が、物品５Ａにおける天地の状態が正常な正常状態となる。

次に、リーダライタの構成について説明する。

図３に示す通り、リーダライタ３は、外部通信部３１、タグ通信制御部３２、送信部３３、受信部３４、スキャンアンテナ制御部３５、記録部３６、物品方向判定部３７（物品方向判定手段）及びスキャンアンテナ４を備えており、ＲＦＩＤタグ２と無線通信可能に構成されている。なお、タグ通信制御部３２、記録部３６及び物品方向判定部３７がメイン処理部３０となって、ＲＦＩＤタグ２が貼付された物品５の方向（姿勢）の検知処理がなされる。

外部通信部３１は、リーダライタ３において読み出されたＲＦＩＤタグ２のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、物品方向判定部３７により算出されたＲＦＩＤタグ２が貼付された物品５の方向判定結果、及びＲＦＩＤタグ２への書込みが成功したか否かを示す情報などのＲＦＩＤタグ２との通信結果を、パーソナルコンピュータ等の外部装置に送信したり、ＲＦＩＤタグ２に対する外部装置からの書込み情報（送信コマンド情報）や外部装置からのコマンド（命令）を受信するよう構成されている。また、外部装置とのインタフェース規格としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＩＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、などが挙げられる。

タグ通信制御部３２は、外部装置から外部通信部３１を介して送信された送信コマンド情報を受信し、送信部３３に送信する。また、タグ通信制御部３２には、図５に示すスキャンパターンテーブルＴ１が格納されている。

このスキャンパターンテーブルＴ１には、スキャンアンテナ４の各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの電力と位相を定義したデータが含まれており、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについてそれぞれ定義された電力、位相を電気的に設定することで、スキャンアンテナ４のスキャンパターンが生成される。

すなわち、このスキャンパターンテーブルＴ１により、スキャンアンテナ４のスキャン角が設定される。このスキャン角とは、図１（ｂ）に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定したビームＭの傾斜角であり、テーブルＮＯ．０としてスキャン角α、テーブルＮＯ．１としてスキャン角βがそれぞれ記憶されており、このスキャンパターンテーブルＴ１に基づいてスキャンアンテナ４は送信するビームＭをスキャン角α、βと繰り返しスキャンさせることとなる。図１（ｂ）においては、スキャン角αの際ビームＭα、スキャン角βの際ビームＭβとして示しそれぞれの指向性を表している。

また、タグ通信制御部３２は、スキャンテーブルＴ１からスキャン角情報を読み出すとともに、このスキャン角情報をスキャンアンテナ制御部３５に送信する。ここでは、スキャン角情報として、スキャン角α、βがスキャンパターンテーブルＴ１に設定されているので、タグ通信制御部３２は、スキャン角α、βを順次繰り返しスキャンアンテナ制御部３５に対し送信する。タグ通信制御部３２は、スキャンアンテナ４がＲＦＩＤタグ２から取得したＩＤを受信するとともに、このＩＤを受信した際のスキャンアンテナ４のスキャン角（αあるいはβ）をこのＩＤに関連付けした後、記録部３６に送信する。

送信部３３は、タグ通信制御部３２から送信される送信コマンド情報を無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号（送信コマンド）をスキャンアンテナ４を介して外部に送信するものであり、送信コマンド情報の変調、増幅などの処理を行なう。受信部３４は、外部からスキャンアンテナ４を介して受信した無線信号（受信データ）を元の形式に変換し、変換したデータをタグ通信制御部３２に送信するものであり、受信データの増幅、復調などの処理を行なう。

スキャンアンテナ制御部３５は、タグ通信制御部３２からスキャン角情報を受信するとともに、この受信したスキャン角情報に基づいてスキャン制御信号をスキャンアンテナ４に送信し、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向を制御するものである。ここでは、スキャンパターンテーブルＴ１において、スキャン角α、βに設定されているので、このスキャン角情報を、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭが、順次スキャン角α、スキャン角βの方向に向くようにするためのスキャン制御信号に変換し、スキャンアンテナ４に対し送信する処理を行なう。

記録部３６は、タグ通信制御部３２から送信された、上記のように関連付けされたＲＦＩＤタグ２のＩＤとスキャン角（α、β）に対応するテーブルＮＯ．を図６に示す測定データテーブルＴ２に記録するとともに、この記録されたＲＦＩＤタグ２のＩＤとスキャン角情報とを物品方向判定部３７に送信する処理を行なう。測定データテーブルＴ２は、テーブルＮＯ．、読取時刻、読み取ったＩＤから構成されており、スキャンアンテナ４においてＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った順番に記録される。読取時刻は、ＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った時刻情報であり、記録部３６が有する時計により記録される。

テーブルＮＯ．は、スキャンパターンテーブルＴ１においてスキャン角α、βに対応付けて設定されたものであり、例えば、テーブルＮＯ．０であればスキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向がスキャン角αのときに、ＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取ったことを示している。

物品方向判定部３７は、図８（ｂ）のフローチャートに示すような物品方向判定処理を行うプログラムが記憶されたＲＯＭ、このプログラムを読み出して物品方向判定処理を行うＣＰＵなどからなる。物品方向判定部３７は、測定データテーブルＴ２に記録されたテーブルＮＯ．と読み取ったＩＤとを受け取り、これら情報から物品５の方向、具体的には天地の状態を図７に示す物品方向判定テーブルＴ３に基づき判定し、その判定結果を外部通信部３１に送信するように構成されている。

図４は、スキャンアンテナ４の概要を示す説明図である。このスキャンアンテナ４は、複数のアンテナ素子４０を直線状に配列し、各アンテナ素子４０に可変位相器（位相器）４１を接続した構成である。図１（ｂ）においては、アンテナ素子４０は３個であるが、アンテナ素子４０の個数は３個に限定されるものではない。このアンテナ素子４０の個数を増やすと、ビームＭの幅が細くなる。なお、この図４においては、このアンテナ素子４０の個数は任意の数としており、同図を参照して以下にスキャンアンテナ４におけるビーム方向のスキャンの方法について説明する。

全てのアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが同じ位相で電波を送信する場合には、スキャンアンテナ４から放射される電波はブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）の平面波として伝搬する。一方、電波の伝播方向を、ブロードサイド方向から測って角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが送信する電波の位相をずらせばよい。

図４に示すように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子４０Ａとｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｄ_ｋ（ｍ）とし、図４に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子４０Ａを通る等位相面と、ｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｌ_ｋ（ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子４０Ａの位相に対するｋ番目のアンテナ素子４０Ｋの位相のずれψ_ｋは次式となる。

ψ_ｋ＝（ｌ_ｋ／λ）×２π＝（ｄ_ｋ×sinθ／λ）×２π

このように、スキャンアンテナ４は、各位相器４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波のビームＭを向けることができる。一方、電波を受信する場合には、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの位相のずれを検出することにより、受信した電波の方向を判別することができる。なお、本実施形態においては、スキャンの方向は、ベルトコンベア６により運搬される物品５の天地方向である。

次に、図８（ａ）、（ｂ）を参照して、このように構成されたＲＦＩＤ通信システム１Ａの動作説明をする。図８（ａ）はスキャン処理と物品方向判定処理を示すフローチャートであり、（ｂ）はこのうちの物品方向判定処理を示すフローチャートである。ＲＦＩＤ通信システム１Ａにおける動作の概要は、まず、スキャンアンテナ４をスキャンさせるべくスキャン処理を行い、次にそのスキャンした結果に基づき物品方向判定処理を行い、物品５の天地の状態が判定される。以下詳細に説明する。

＜スキャン処理＞
スキャン処理は、タグ通信制御部３２が、外部装置から送信された送信コマンド情報を、外部通信部３１を介して受信するとスタートする。このスキャン処理がスタートすると、タグ通信制御部３２がスキャンパターンテーブルＴ１に基づいてスキャンアンテナ４に対しスキャン角情報を送信する。本実施形態では、スキャン角は、αとβの２つとしている。

具体的には、まず、スキャン角情報として、スキャンアンテナ制御部３５にタグ通信制御部３２からスキャン角＝αが送信されると（Ｓ８０１）、スキャンアンテナ制御部３５は、スキャンアンテナ４から送信される電波のビームがスキャン角＝αの方向に向くようスキャンアンテナ４にスキャン制御信号を送信し、該信号を受信したスキャンアンテナ４はビームＭαをスキャン角＝αに向けて放射する読取り処理を行う（Ｓ８０２）。この読取り処理の結果、ＲＦＩＤタグ２が有るか否かを調べ、すなわち、ＲＦＩＤタグ２からのＩＤの読み取りがあるか否かを調べ（Ｓ８０３）、有った場合には（Ｓ８０３のＹ）、そのＩＤとスキャン角情報（スキャン角α）を関連付けて測定データテーブルＴ２に記録する（Ｓ８０４）。

他方、ＲＦＩＤタグ２が無かった場合、すなわち、上記読取り処理を行なった結果ＲＦＩＤタグ２からの受信情報がなかった場合、もしくは、正常にタグからの信号を受信できなかった場合（Ｓ８０３のＮ）及び上記Ｓ８０４の処理後、スキャン角情報をβに切り替えて上記（Ｓ８０１〜Ｓ８０４）と同様の処理を行なう（Ｓ８０５〜Ｓ８０８）。これらの処理を所定の間繰り返し、所定量の情報が測定データテーブルＴ２に蓄積されると、物品５の物品方向を判定すべく次に物品方向判定処理に移行する。この移行のタイミングとしては、例えば、回数（ＩＤを読み取った回数）や、時間（ＩＤを最初に読み取ってから所定時間経過するまで）等、この移行のタイミングを予め記録部３６に設定しておけばよい、あるいは、ＰＣ等の外部装置から送信されるコマンドとして受け付けても良い。

なお、スキャン処理と物品方向判定処理は並列処理であり、物品方向判定処理を行なっているときでも、スキャン処理は繰り返し行なわれていてもよいし、スキャン処理と物品方向判定処理とが直列的に処理される構成も適用可能である。

＜物品方向判定処理＞
上記スキャン処理により最初のＩＤが測定データテーブルＴ２に記録されてから、所定の時間経過する若しくは所定回数処理が実行されると、この物品方向判定処理がスタートする。この処理がスタートすると、物品方向判定部３７により記録部３６に記録された測定データテーブルＴ２の読み出しが行なわれ（Ｓ８０９）、この読み出された測定データテーブルＴ２は一時的にバッファなどに記憶され、この記憶された測定データテーブルＴ２の情報に基づいて物品方向判定処理が行なわれ（Ｓ８１０）、この判定結果が外部通信部３１を介して外部装置に送信される。

更に具体的に説明すると、図１（ａ）に示すように、物品５Ａ、５Ｂ、・・・がベルトコンベア６により運搬されると、天地方向にスキャンするスキャンアンテナ４の前を通過する際にＲＦＩＤタグ２Ａ、２ＢからそれぞれＩＤが読み取られる。物品５Ａの場合、図６に示すようにスキャン角αのときにはＩＤ１を、スキャン角βのときにはＩＤ２をそれぞれ読み取る。すなわち、この場合には、指向性αのときＩＤ１、指向性βのときＩＤ２となりこの測定データが物品方向判定部３７に送られ、これらデータに基づき物品方向判定テーブルＴ３を参照すると、“正常”との判定結果が得られ、この判定結果が外部通信部３１を介して外部装置に送信される。

一方、物品５Ｂにおいて同様の処理を行うと、指向性αのときＩＤ２、指向性βのときＩＤ１となり物品方向判定テーブルＴ３を参照すると、“異常”との判定結果を得る。この“異常”との判定結果を得た場合には、物品５Ｂは天地逆さまの状態であることを示す。このようにして、本ＲＦＩＤ通信システム１Ａにおいては、物品５の天地の状態を検知することが可能となる。なお、判定結果が“異常”を示した場合には、“異常”との判定結果を受け取った外部装置が指示を出し、ベルトコンベア６を停止する、物品５Ｂをベルトコンベア６から除去する、などの処理（以下「異常処理」と言う）を行うように構成すれば、天地逆さまになって出荷できない物品５を出荷してしまうという事態を防止できる。

また、物品５がスキャンアンテナ４の前を通過した際に、指向性α、β共に同じＩＤを受信してしまったり（双方がＩＤ１あるいはＩＤ２の場合）、指向性α、βのうち一方しか受信できなかった場合が生じた場合には、前者の場合には“保留”、後者の場合は“不足”と判定し、その判定結果を外部装置に送信する。このような判定結果を得た場合には、物品５が天地逆さまになっている可能性があるので、この場合においても、外部装置において上記異常処理を行うようにすれば、天地の逆さまになった物品５を出荷してしまう可能性を低くすることが出来る。

≪第２実施形態≫
図９は本発明の第２の実施形態に係るタグ通信装置を適用したＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はスキャンアンテナのスキャンの状態を模式的に示した斜視図である。本実施形態において、上記第１実施形態と大きく相違する点は、本実施形態においては、物品５の左右を検知する点と、物品５に貼付されるＲＦＩＤタグ２の貼付箇所である。その他の点に関しては略上記第１実施形態と同様であるので、以下の説明において上記第１実施形態と同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態におけるＲＦＩＤ通信システム１Ｂにおいては、ベルトコンベア６を跨ぐようにしてゲートＧが設けられ、このゲートＧの横架部Ｇ１の下面Ｇ１１には、リーダライタ３のスキャンアンテナ４がベルトコンベア６に対向するように設けられている。本実施形態においては、上記第１実施形態とは異なり物品５の天地の状態を検知するのではなく、物品５の左右の状態を検知する。すなわち、本実施形態においては、各物品５の上面５３にＲＦＩＤタグ２が２枚貼付されており、正面５１から見て左側にＲＦＩＤタグ２Ｃが、右側にＲＦＩＤタグ２Ｄがそれぞれ貼付されている。そして、スキャンアンテナ４によるスキャンの方向は、物品５の運搬方向に交差する方向、より具体的には直交する方向であり、ビームＭは、図５に示すスキャンパターンテーブルＴ１に基づき、ゲートＧを通過する物品５に向けてスキャン角α、βで繰り返しスキャンされる。但し、ここで言う交差は、厳密な意味で搬送方向に直交することまでは意味せず、物品５の左右に貼付されたＲＦＩＤタグ２を読み取れる程度の傾きをもってスキャンするようなものであればよい。なお、各ＲＦＩＤタグ２及びリーダライタ３の構成は上記第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、物品５の正面５１が前方、上面が天側にそれぞれ向いた状態が正常状態であり、それぞれのＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｄを特定すべく、ＲＦＩＤタグ２Ｃを識別する情報としてＩＤ３が、ＲＦＩＤタグ２Ｄを識別する情報としてＩＤ４がそれぞれのＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｄの各メモリ部２１４に予め記憶されている。

本実施形態においても、スキャンアンテナ４が繰り返しスキャンしており、物品５がベルトコンベア６により運搬されてゲートＧを通過し、この際にリーダライタ３による読み取り処理が行われ、その後、上記第１実施形態と同様に物品方向判定処理が行われ、その判定結果が外部装置に送信される。これら一連の処理は、上記第１実施形態と同様である。測定データテーブルＴ２、物品方向判定テーブルＴ３もＩＤの番号が異なるだけで、基本的には図６、７と同様である。そして、図９に示すように、指向性αのときにＩＤ３を受信し、指向性βのときにＩＤ４を受信している状態が正常状態であり、物品５Ｃは正常状態である。一方、物品５ＤがゲートＧを通過すると、指向性αのときにＩＤ４を受信し、指向性βのときにＩＤ３を受信することとなり、この場合“異常”との判定結果が得られ、この判定結果が外部装置に送信され、上記と同様異常処理が行われる。

≪第３実施形態≫
図１０は本発明の第３の実施形態に係るタグ通信装置を適用したＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はスキャンアンテナのスキャンの状態を模式的に示した斜視図である。本実施形態は、上記第２実施形態と類似するが、大きく相違する点は、スキャンアンテナのアンテナ素子が二次元配列されている点と、物品５の上面５３の左右前後にＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆが貼付されている点と、物品５の前後左右が検知可能である点である。その他の点に関しては略上記第２実施形態と同様であるので、以下の説明において上記第２実施形態と同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態においても、物品５の正面５１が前方、上面５３が天側にそれぞれ向いた状態が正常状態であり、それぞれのＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆを特定すべく、ＲＦＩＤタグ２Ｃを識別する情報としてＩＤ３が、ＲＦＩＤタグ２Ｄを識別する情報としてＩＤ４が、ＲＦＩＤタグ２Ｅを識別する情報としてＩＤ５が、ＲＦＩＤタグ２Ｆを識別する情報としてＩＤ６がそれぞれのＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆの各メモリ部２１４に予め記憶されている。

また、本実施形態においては、スキャンアンテナ４Ａは図１０（ｂ）に示す通り３行３列に二次元配列され、リーダライタ３のタグ通信制御部３２の制御のもと、リーダライタ３は、スキャン角α_１、β_１、α_２、β_２の順に送信する電波の指向性を変化させ、運搬方向に直交する方向、運搬方向と繰り返しスキャンする。具体的には、上記実施形態と同様に、図１１に示すスキャンパターンＴ１１に基づき指向性を変化させ、運搬される物品５がゲートＧを通過する際に各ＲＦＩＤタグ２からＩＤを受信し、読み取ったＩＤがテーブルＮＯ．に対応づけられてその読取時刻とともに、測定データテーブルＴ２１に蓄積される。

次いで、測定データテーブルＴ２１に所定量のデータが蓄積されると、上記実施形態と同様に物品方向判定処理が行われる。具体的には、図１３（ａ）、（ｂ）に示す物品方向判定テーブルＴ３１及びＴ３２に基づいて物品５の左右前後の状態が検知される。各物品方向判定テーブルＴ３１、Ｔ３２の内容はスキャン角とＩＤの表記が相違するだけで略同一であるが、本実施形態においては、物品方向判定処理は、この２つの物品方向判定テーブルＴ３１、Ｔ３２のＡＮＤ処理により物品５の方向が正常か否かが判定される。すなわち、物品方向判定テーブルＴ３１、Ｔ３２の双方が“正常”の判定結果を出力したときのみ、物品５の左右前後の方向が“正常”と判定され、それ以外は、“異常”、“保留”あるいは“不足”のいずれかと判定され、それぞれの判定結果は上記実施形態と同様外部装置へ送信され、異常処理が必要なときは異常処理を行う。

この“正常”との判定結果以外の判定結果を出力する場合には、物品方向判定テーブルＴ３１、Ｔ３２の双方が同一の判定結果を出力したならば、その判定結果をそのまま外部装置に送信すればよいが、双方の判定結果が相違する場合には例えば以下のようにして、全体の判定結果を出力し、その判定結果を外部装置に送信するようにすればよい。

例えば、予め判定結果に、異常＞保留＞不足との重み付けを設定しておき、物品方向判定テーブルＴ３１、Ｔ３２の判定結果が相違する場合には、重み付けが重い方の判定結果を全体の判定結果として出力するように構成する。具体的には、物品方向判定テーブルＴ３１が“異常”、物品方向判定テーブルＴ３２が“不足”との判定結果をそれぞれ出力した場合には、“異常”の方が重み付けが重いので、全体としての判定結果は、“異常”となり、“異常”との判定結果が外部装置に送信される。

本実施形態においては、例えば、物品５Ｃが搬送途中で、前方に側面５２Ａ、後方に側面５２Ｂが配置されるよう正常状態から図１０の矢印Ｘ方向に９０°回転してしまった場合には、上記第２実施形態のようにＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｄを左右に貼付しただけでは、読み取り不良が生じ得る可能性が高いが、本実施形態のようにＲＦＩＤタグ２を左右前後に計４枚貼付しておけば、このような場合でも読み取り不良を生ずることなく、物品５の左右前後の状態が検知可能となる。

以上説明した上記第１〜３実施形態においては、物品５に最低２枚のＲＦＩＤタグ２を貼付し、リーダライタ３が送信する電波の指向性とＲＦＩＤタグ２に記憶されたＩＤとにより物品５の物品方向を検知するとしたが、下記に説明するように、物品５にＲＦＩＤタグ２を１枚だけ貼付しても物品５の天地あるいは左右の状態を検知可能であるし、また、ＩＤがなくても物品５のこれら状態を検知可能である。以下にＲＦＩＤタグ２を物品５に１枚だけ貼付して物品５の天地の状態を検知する形態を第４実施形態、左右の状態を検知する形態を第５実施形態として説明するが、上記第１〜３実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

≪第４実施形態≫
図１４は本発明の第４の実施形態に係るタグ通信装置を適用したＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図である。本実施形態は、上記第１実施形態と略同様であるが、大きく異なる点は、物品５にＲＦＩＤタグ２は１枚しか貼付されていない点と、物品５の天地の状態を検知するのに、ＩＤを必要としない点である。

本実施形態においては、側面５２Ａの天側のみにＲＦＩＤタグ２Ａを１枚貼付すると予め決めておく。なお、天側ではなく地側にのみ貼付すると決めておいてもよい。よって、物品５の天地が正常な状態であれば、スキャンアンテナ４から送信される電波のビームがＭαのときにリーダライタ３は物品５からの返信波を受信することとなる。本実施形態においても、スキャンアンテナ４のスキャン処理は上記第１実施形態と同様であり、図５に示すスキャンパターンテーブルＴ１に基づきスキャンするが、ＲＦＩＤタグ２が１枚のみであり、しかもＩＤを用いていないため、測定データテーブル及び物品方向判定テーブルの構成が上記第１実施形態とは相違する。具体的には、図１６に示すように測定データテーブルＴ２２は、テーブルＮＯ．に対応付けて受信の有無が読取時刻とともに蓄積される。そして、この測定データテーブルＴ２２に蓄積された情報から、図１７に示す物品方向判定テーブルＴ３３に基づいて物品５の天地の状態が判定される。

具体的には、図１４の物品５Ａにおいては、物品５Ａがリーダライタ３の前を通過する際には、指向性αのときに“受信有り”で指向性βのときに“受信なし”となるので、物品方向判定テーブルＴ３３を参照した結果、判定結果は、“正常”となる。一方、物品５Ｂにおいては、指向性αのときに“受信なし”で指向性βのときに“受信有り”となるので、物品方向判定テーブルＴ３３を参照すると、“異常”との判定結果が出力されることとなる。

≪第５実施形態≫
図１５は本発明の第５の実施形態に係るタグ通信装置を適用したＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図である。本実施形態は、上記第２実施形態と略同様であるが、大きく異なる点は、物品５にＲＦＩＤタグ２は１枚しか貼付されていない点と、物品５の左右の状態を検知するのに、ＩＤを必要としない点である。

本実施形態においては、正面５１から見て上面５３の左側のみにＲＦＩＤタグ２Ｃを１枚貼付すると予め決めておく。なお、左側ではなく右側にのみ貼付すると決めておいてもよい。この場合も上記第４実施形態と同様、物品５の左右が正常な状態であれば、スキャンアンテナ４から送信される電波のビームがＭαのときにリーダライタ３は物品５からの返信波を受信することとなる。その他の処理は、上記第４実施形態と同様である。

以上説明した第４及び第５実施形態においては、ＲＦＩＤタグ２を１枚だけ物品５に貼付しただけで物品５の天地あるいは左右の状態を検知可能なので、上記第１〜３実施形態に比べコストが削減できる。また、第４及び第５実施形態においても、ＩＤを読み取りＩＤを用いて物品方向を検知するようにしてもよい。

なお、第４及び第５実施形態においては、ＲＦＩＤタグ２を１枚しか物品５に貼付しないので、ＲＦＩＤタグ２を２枚貼付する上記実施形態に比べ、物品５がリーダライタ３の前を通過したのにも関わらず返信波を受信しない可能性が高くなるので、物品５の通過を検知するセンサを別途設け、センサで検知したにも関わらず測定データテーブルに何ら情報が蓄積されない場合には、“異常”との判定結果を外部装置に送信するようにしておいてもよい。

本発明を適用した第１の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はスキャンアンテナのスキャンの状態を模式的に示した斜視図。 ＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図。 リーダライタの概略構成を示すブロック図。 スキャンアンテナの概要を示す模式図。 スキャンパターンテーブルを示す図。 測定データテーブルを示す図。 物品方向判定テーブルを示す図。 （ａ）は、スキャンアンテナにおけるスキャン処理を示すフローチャート、（ｂ）は、物品方向判定処理を示すフローチャート。 本発明を適用した第２の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はスキャンアンテナのスキャンの状態を模式的に示した斜視図。 本発明を適用した第３の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの概要を示す説明図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はスキャンアンテナのスキャンの状態を模式的に示した斜視図。 スキャンパターンテーブルを示す図。 測定データテーブルを示す図。 （ａ）及び（ｂ）は物品方向判定テーブルを示す図。 本発明の第４の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの概要を示す説明図。 本発明の第５の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの概要を示す説明図。 測定データテーブルを示す図。 物品方向判定テーブルを示す図。

符号の説明

１Ａ〜１Ｅ ＲＦＩＤ通信システム
２、２Ａ〜２Ｆ ＲＦＩＤタグ
３ リーダライタ（タグ通信装置）
３２ タグ通信制御部
３６ 記録部
３７ 物品方向判定部
４、４Ａ スキャンアンテナ
４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋ アンテナ素子
４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋ 位相器
５、５Ａ〜５Ｄ 物品
６ ベルトコンベア
Ｔ１、Ｔ１１ スキャンパターンテーブル
Ｔ２、Ｔ２１、Ｔ２２ 測定データテーブル
Ｔ３、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３ 物品方向判定テーブル
Ｍ、Ｍα、Ｍβ、Ｍα_１、Ｍα_２、Ｍβ_１、Ｍβ_２ ビーム
α、β、α_１、β_１、α_２、β_２ スキャン角

Claims (5)

1. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
   ＲＦＩＤタグは予め特定された物品の天側あるいは地側のいずれか一方に貼付されており、
   送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその天地方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、
   前記スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が天側か地側かの判定基準により、当該物品の天地の向きを判定する物品方向判定手段と、を備えること
   を特徴とするタグ通信装置。
2. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
   物品はその正面が予め特定されているとともに、この正面が前方を向いた状態を正常状態として搬送され、
   ＲＦＩＤタグは前記正面に対して物品の左側あるいは右側のいずれか一方に貼付されており、
   送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその搬送方向と交差する方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、
   前記スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が左側か右側かの判定基準により、当該物品の向きが正常状態か否かを判定する物品方向判定手段と、を備えること
   を特徴とするタグ通信装置。
3. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
   ＲＦＩＤタグは予め特定された物品の天側及び地側に貼付されているとともに、それぞれのＲＦＩＤタグには識別データが記憶されており、
   送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその天地方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、
   前記スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が天側か地側かの判定基準と識別データとにより、当該物品の天地の向きを判定する物品方向判定手段と、を備えること
   を特徴とするタグ通信装置。
4. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
   物品はその正面が予め特定されているとともに、この正面が前方を向いた状態を正常状態として搬送され、
   ＲＦＩＤタグは前記正面に対して物品の左側あるいは右側のいずれか一方に貼付されているとともに、ＲＦＩＤタグには識別データが記憶されており、
   送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に対しその搬送方向と交差する方向に当該電波をスキャンするスキャンアンテナと、
   前記スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が左側か右側かの判定基準と識別データとにより、当該物品の向きが正常状態か否かを判定する物品方向判定手段と、を備えること
   を特徴とするタグ通信装置。
5. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
   物品はその正面が予め特定されているとともに、この正面が前方を向いた状態を正常状態として搬送され、
   ＲＦＩＤタグは予め特定された物品の天側あるいは地側の少なくとも一方及び正面側あるいは背面側の少なくとも一方に貼付されているとともに、それぞれのＲＦＩＤタグには識別データが記憶されており、
   送信する電波の指向性を電気的に制御可能であるとともに、物品に貼付された全てのＲＦＩＤタグに向けて当該電波を二次元的にスキャンするスキャンアンテナと、
   前記スキャンアンテナがＲＦＩＤタグから電波を受信した際における当該スキャンアンテナの指向性が天側か地側かの判定基準及びその指向性が正面側か背面側かの判定基準と識別データとにより、当該物品の向きが正常状態にあるか否か及び天地の向きを判定する物品方向判定手段と、を備えること
   を特徴とするタグ通信装置。

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