JP5374473B2

JP5374473B2 - グローブ型認識装置

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Publication number: JP5374473B2
Application number: JP2010231213A
Authority: JP
Inventors: 光雄宇佐美; 良介重見
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: JP2012084036A

Description

本発明は無線により認識番号を識別する分野において、ケーブルや工具などに分散したＩＣタグをグローブ型の読み取り機によりＩＣタグ内の認識番号を認識する技術分野に属する。

例えば、特許文献１（特開２００６−９２３７６号公報）には、グローブの表面に複数のアンテナを分散して配置し、対象物に分散して配置された複数のＩＣタグ内の認識番号を読み取ることでグローブと対象物との位置関係を把握する技術が記載されている。特許文献２（特開２００８−４６７８６号公報）には、グローブに複数のセンサーを分散して配置すると共に単一のアンテナを持つ認識装置を配置し、当該認識装置によって工具に配置されたＩＣタグ内の認識番号を読み取る技術が記載されている。特許文献３（特開２００７−２３３７３８号公報）には、グローブの甲にアンテナを配置する技術が記載されている。特許文献４（特開２００２−３５２２００号公報）には、グローブにＩＣタグ内の認識番号を読み取る単一のアンテナを配置すると共に当該アンテナに接続される認識装置をオンオフするためのスイッチを配置する技術が記載されている。

特開２００６−９２３７６号公報特開２００８−４６７８６号公報特開２００７−２３３７３８号公報特開２００２−３５２２００号公報

例えば、原子力発電所、火力発電所、管制センター、データセンター、巨大ビルなどでは多数の芯線が使用されていて、定期的な保守や、装置の改修、撤去、据付などで日常のごとく芯線の接続解除、再接続が行われている。これらの作業は複雑でまた個別の仕様であるため、個別の人力に頼らざるを得ず、ヒューマンエラーのリスクにさらされている。ヒューマンエラーは複数のチェックシステムにより厳重な防止策が講じられてきており、そのために多大な工数を要するが、それにも関わらず完全ではない。ヒューマンエラーはひとたび発生すると、そのリスクが想定されていない場合が多く、その被害は膨大となることが多い。

このヒューマンエラー防止のためにいくつかの従来の技術があるが、いくつかの課題がある。芯線の同定を効率よく行うためには、ＩＣタグのように効率よく認識するデバイスが存在するが、従来人手でＩＣタグをケーブルに貼付することが行われる。人手であるがために、新らしいヒューマンエラーとして例えば認識コードの紐つけを間違える等のリスクが存在する。そこで、全ての芯線を対象に工場での製作時点でＩＣタグが自動的に貼付されるソースタギングの方式が望ましい姿である。ＩＣタグを芯線の中に分散することにより自動的に認識番号が芯線の中に付与されている状態が存在する。これをＩＣタグ読み取り機で読み込む際の方式として、グローブ状の読み取り機を用いることが考えられる。

ところが、例えば特許文献１の技術を用いた場合、読み取り性能を増加させるための技術が不足していて、せっかくの芯線の中のＩＣタグの認識番号を読み落とす可能性がある。特許文献２の技術では、センサー位置に特徴があるが、グローブ内のアンテナ位置が芯線対応でなく、せっかくの芯線の中のＩＣタグの認識番号を読み落とす可能性がある。特許文献３の技術では、グローブの甲にアンテナがあるため、芯線をつかんで芯線内のＩＣタグ内の認識番号を読むとき、グローブ内の手の存在により、せっかくの芯線の中のＩＣタグの認識番号を読み落とす可能性がある。特許文献４の技術では、グローブでのアンテナの位置が芯線対応を示していないため、せっかくの芯線の中のＩＣタグの認識番号を読み落とす可能性がある。

本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本実施の形態によるグローブ型認識装置は、複数のアンテナをグローブに分散させて配置し、当該アンテナを切り替えることによりケーブルに貼付された単一の無線ＩＣタグの読み取り性能を向上させることを特徴とする。また、複数のアンテナをグローブに分散させて配置し、当該アンテナを切り替えることによりケーブルに貼付された単一の無線ＩＣタグの読み取り性能を向上させるグローブにおいて、当該グローブの指先または当該グローブの一部に反射板を貼り付けることで読み取り性能をさらに向上させることを特徴とする。また、複数のアンテナをグローブに分散させて配置し、当該アンテナを切り替えることによりケーブルに貼付された単一の無線ＩＣタグの読み取り性能を向上させるグローブにおいて、当該アンテナが取り外し可能な形態であることを特徴とする。また、複数のアンテナをグローブに分散させて配置し、当該アンテナを切り替えることによりケーブルに貼付された単一の無線ＩＣタグの読み取り性能を向上させるグローブにおいて、当該アンテナは、グローブの掌面の中央部で、人体の手相である所謂知能線または感情線と略平行に配置されていることを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、ケーブル内のＩＣタグ内から効率的に情報を読み取ることが可能となる。

本発明の実施の形態１によるグローブ型認識装置において、その概略構成例を示す外形図である。図１におけるリーダアンテナ切り替え機の詳細な構成例を示す図である。図１においてケーブルとリーダアンテナに着目した構成例を示す図である。図１におけるリーダおよびリーダアンテナ切り替え機の実装例を示す外形図である。図３におけるケーブルとＩＣタグの別の配置例を示す図である。本発明の実施の形態２によるグローブ型認識装置において、その概略構成例を示す外形図である。図６のグローブ型認識装置における反射板の効果を示す図である。図６のグローブ型認識装置におけるリーダの概略構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態３によるグローブ型認識装置において、その概略構成例を示す外形図である。図１におけるリーダの動作例を示すフロー図である。図１におけるリーダの他の動作例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるグローブ型認識装置において、その概略構成例を示す外形図である。図１に示すグローブ型認識装置は、グローブ１０１と、グローブ１０１に配置された複数（ここでは４個）のリーダアンテナ１０５〜１０８、リーダアンテナ切り替え機１１０、ならびに複数（ここでは４個）の反射板１０２〜１０４，１１３と、リーダ１１１とを備えている。グローブ１０１の掌側には、人差し指に反射板［１］１０２が配置され、中指に反射板［２］１０３が配置され、薬指に反射板［３］１０４が配置され、小指に反射板［４］１１３が配置される。グローブ１０１の掌にはリーダアンテナ［１］１０５と、リーダアンテナ［２］１０６と、リーダアンテナ［３］１０７と、リーダアンテナ［４］１０８が配置される。これらのアンテナはケーブル１０９に内在したＩＣタグを読み取るためのものである。この例では、ケーブル１０９を掴んだ状態での読み取り動作を想定して、各リーダアンテナ１０５〜１０８は、人体の掌の中央部において人差し指のつけ根部分と小指のつけ根部分の間に刻まれる手相（所謂、知能線（head line）または感情線（heart line））に沿ってそれぞれ平行に配置される。

リーダアンテナ［１］１０５と、リーダアンテナ［２］１０６と、リーダアンテナ［３］１０７と、リーダアンテナ［４］１０８は、リーダアンテナ切り替え機１１０で切り替えて動作する。リーダアンテナ切り替え機１１０は、リーダ１１１と有線で接続されている。ケーブル１０９の中にあるＩＣタグの位置は外から判別することが困難である。そこで、ケーブル１０９と接するグローブ１０１の部分に複数のリーダアンテナ１０５〜１０８を分散させておくことが有益となり、そのリーダアンテナを逐次切り替えることによりＩＣタグとの読み取り条件が良好なアンテナを用いて選択的な読み取り動作が行えるようになる。また、これに加えて反射板１０２〜１０４，１１３を配置することが有益となり、これにより読み取り性能を更に向上させることが可能となる。

図２は、図１におけるリーダアンテナ切り替え機の詳細な構成例を示す図である。リーダアンテナ切り替え機１１０は、アンテナ切り替えスイッチ［１］２０１（ＳＷ［１］）、アンテナ切り替えスイッチ［２］２０２（ＳＷ［２］）、アンテナ切り替えスイッチ［３］２０３（ＳＷ［３］）、アンテナ切り替えスイッチ［４］２０４（ＳＷ［４］）を備えている。各スイッチＳＷ［１］，ＳＷ［２］，ＳＷ［３］，ＳＷ［４］の一端は、それぞれ、リーダアンテナ［１］１０５，［２］１０６，［３］１０７，［４］１０８に接続され、他端はリーダ１１１に共通に接続される。また、各スイッチＳＷ［１］，ＳＷ［２］，ＳＷ［３］，ＳＷ［４］のオン・オフはリーダ１１１からの制御信号２０５によって制御される。

図３は、図１においてケーブルとリーダアンテナに着目した構成例を示す図である。ケーブル１０９は、芯線３０５をケーブル被覆３０１で覆った構成となっており、芯線３０５上にはテープ３０６が配置され、当該テープ３０６上にＩＣタグ［１］３０２、ＩＣタグ［２］３０３、およびＩＣタグ［３］３０４が配列して搭載されている。それぞれのＩＣタグ［１］３０２，［２］３０３，［３］３０４は、リーダアンテナ［１］１０５，［２］１０６，［３］１０７，［４］１０８を切り替えることで選択された最適なリーダアンテナによって読み取られる。リーダアンテナは、例えばモノポール型、ダイポール型、セラミックアンテナ型、パッチアンテナ型などが適用される。

リーダアンテナの配置はケーブル内のＩＣタグの配置を考慮して自由に選択される。図３に示す例では、前述したように、各リーダアンテナは掌の手相に沿って川の流れのように平行に配置される。図１からも判るように、ケーブル１０９をグローブ１０１で握った際に、各リーダアンテナは、ケーブルの延伸方向と略平行かつケーブルを囲むように配置されるため、ケーブル内のＩＣタグ位置が変化してもいずれかのリーダアンテナで読み取れるようになる。またこの例ではリーダアンテナの数は４個となっているが、２個以上の数であれば本実施の形態の趣旨と矛盾しない。

図４は、図１におけるリーダおよびリーダアンテナ切り替え機の実装例を示す外形図である。リーダ１１１は、この例ではグローブ１０１の腕側に装着され、リーダアンテナ切り替え機１１０はグローブ１０１の親指と人差し指の間に装着される。これはケーブル１０９をグローブ１０１で掴むときに邪魔にならないような配置としたいためである。グローブ１０１には人差し指に反射板［１］１０２が装着され、中指に反射板［２］１０３が装着され、薬指に反射板［３］１０４が装着され、小指に反射板［４］１１３が装着される。これらの反射板は、図４から判るように、ケーブル１０９を握った際に、ケーブル１０９を囲むように配置される。したがって、グローブ１０１の掌にあるリーダアンテナから発射される無線信号（電磁波）は各指にある反射板で有効にＩＣタグに向けて反射され、これによって読み取り性能の向上が実現可能になる。

図１０は、図１におけるリーダの動作例を示すフロー図である。図１０に示すように、リーダ１１１は、まず、アンテナ切り替えスイッチ［１］２０１（ＳＷ［１］）をオンに制御し（Ｓ１００１，Ｓ１００２）、ケーブル内のＩＣタグに向けて質問コマンドを送信する（Ｓ１００３）。質問コマンドは、例えば、ＩＣタグに識別番号の返信を要求するコマンドである。ＩＣタグは、当該質問コマンドに応じて返信を行い、リーダ１１１は、この返信を受信する（Ｓ１００４）。ここで、リーダ１１１は、このＩＣタグからの受信状態が良好か否かを判定する（Ｓ１００５）。受信状態が良好な場合とは、例えば、返信に含まれるエラー符号等からエラーが検出されなかった場合や、受信時の電力レベルが所定の閾値よりも大きい場合等である。

受信状態が良好な場合において、例えば、当該ＩＣタグからその他の情報を取得したいような場合、リーダ１１１は、当該スイッチ（ＳＷ［１］）を用いて当該ＩＣタグとの通信を継続して行う（Ｓ１００７）。一方、受信状態が不良な場合、リーダ１１１は、ＳＷ［１］の代わりにアンテナ切り替えスイッチ［２］２０２（ＳＷ［２］）をオンに制御し（Ｓ１００６，Ｓ１００２）、同様にＳ１００３〜Ｓ１００５の処理を行う。以降、リーダ１１１は、Ｓ１００５において受信状態が良好となるまで、アンテナ切り替えスイッチを順次変更しながら同様な処理を繰り返す。これによって、ケーブル内のＩＣタグ内から情報（代表的には識別番号）を確実に又は効率的に読み取ることが可能となる。

図１１は、図１におけるリーダの他の動作例を示すフロー図である。図１１において、リーダ１１１は、まず、全てのアンテナ切り替えスイッチを対象に、オンに制御するスイッチを順次切り替えながら、図１０の場合と同様にしてＩＣタグに識別番号等の返信を行わせ、この各返信に伴う受信感度（受信時の電力レベル）を順次取得（保存）する（Ｓ１１０１〜Ｓ１１０７）。次いで、図１０の場合と同様に、リーダ１１１は、当該ＩＣタグからその他の情報を取得したいような場合、最大の受信感度が得られたアンテナ切り替えスイッチを選択し（Ｓ１１０８）、当該スイッチを用いて当該ＩＣタグとの通信を継続して行う（Ｓ１１０９）。

図５は、図３におけるケーブルとＩＣタグの別の配置例を示す図である。図５において、ＩＣタグ５０１は、芯線を覆う芯線被覆５０２をらせん状に囲むように配置されている。この場合においても、ケーブルを掴んだ際にグローブ側のリーダアンテナがＩＣタグのアンテナと略平行状態で任意に複数個配置されることにより、ＩＣタグの読み取り性能を向上させることが可能となる。

以上、本実施の形態１のグローブ型認識装置を用いることで、代表的には、ケーブル内における所在が不定のＩＣタグの情報（例えば識別番号）をグローブ内にある複数のリーダアンテナおよび反射板により良好な読み取り状態で迅速かつ効率的に読み取ることが可能となる。これにより、例えば作業者等は、任意の位置のケーブルをＩＣタグを介して識別する際に、リーダを手持ちすることなく、簡便な読み取り性能のよいグローブを用いてストレスなく作業を行うことが可能となる。すなわち、作業効率の向上等が図れる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるグローブ型認識装置において、その概略構成例を示す外形図である。図６に示すグローブ型認識装置は、図１の構成例に対して更に反射板６０１が加わったものとなっている。図６において、グローブ１０１の掌側には、人差し指に反射板［１］１０２が配置され、中指に反射板［２］１０３が配置され、薬指に反射板［３］１０４が配置され、小指に反射板［４］１１３が配置される。グローブ１０１の掌にはリーダアンテナ［１］１０５と、リーダアンテナ［２］１０６と、リーダアンテナ［３］１０７と、リーダアンテナ［４］１０８が配置される。これらのアンテナはケーブル１０９に内在したＩＣタグを読み取るためのものである。

リーダアンテナ［１］１０５と、リーダアンテナ［２］１０６と、リーダアンテナ［３］１０７と、リーダアンテナ［４］１０８は、リーダアンテナ切り替え機１１０で切り替えて動作する。リーダアンテナ切り替え機１１０は、リーダ１１１と有線で接続されている。ケーブル１０９の中にあるＩＣタグの位置は外から判別することが困難である。そこで、ケーブル１０９と接するグローブ１０１の部分に複数のリーダアンテナ１０５〜１０８を分散させておくことが有益となり、そのリーダアンテナを逐次切り替えることによりＩＣタグとの読み取り条件が良好なアンテナを用いて選択的な読み取り動作が行えるようになる。更に、ここでは、リーダアンテナ１０５〜１０８がグローブ１０１上の反射板６０１を介して配置されている。これによって、図１の構成例に加えて更に反射効果を向上させることができ、読み取り性能を更に向上させることが可能となる。

また、ここでは、反射板１０２〜１０４，１１３，６０１、リーダアンテナ１０５〜１０８、およびリーダアンテナ切り替え機１１０（加えてリーダ１１１）がグローブ１０１上から取り外し可能となっている。具体的には、例えば、これらの部材は、グローブ１０１上に接着されたマジックテープ（登録商標）等を介して装着される。当該グローブ型認識装置は、例えば、原子力発電所内等で使用されて有益なものであり、この場合、グローブは使用される度に頻繁に破棄される可能性がある。そこで、取り外し可能な構成とすることで、グローブ１０１のみを破棄し、前述した各種部材は再利用することが可能となり、運用コストの低減等が図れる。

図７は、図６のグローブ型認識装置における反射板の効果を示す図である。図７では、横軸に反射板の全面積をパラメータにとり、縦軸に最大通信距離をパラメータにとっている。図７に示すように、全く反射板がないときは最大通信距離は８ｍｍであるのに対して反射板をつけることにより１０ｍｍ以上の効果をだすことができる。実用的にはこの数ｍｍの効果は読み取り性や作業性の改善に大きな効果がある。

図８は、図６のグローブ型認識装置におけるリーダの概略構成例を示すブロック図である。図８に示すリーダ１１１は、サーキュレータ８０２、送信回路８０３、受信回路８０５、および制御機構８０４を備え、リーダアンテナ８０１を介して無線信号の送受信処理を行う。リーダアンテナ８０１は、例えば、図１のリーダアンテナ１０５〜１０８等に該当し、サーキュレータ８０２を介して送信回路８０３の出力ノードと受信回路８０５の入力ノードに接続される。制御機構８０４は、送信回路８０３の入力ノードと受信回路８０５の出力ノードに接続される。サーキュレータ８０２は、送信信号と受信信号を分離する。送信回路８０３は、制御機構８０４からの送信ベースバンド信号に基づいてサーキュレータ８０２を介してリーダアンテナを駆動し、リーダアンテナに無線信号を送信させる。受信回路８０５は、サーキュレータ８０２を介してリーダアンテナが受信した無線信号を受け、当該無線信号から受信ベースバンド信号を検出し、制御機構８０４に伝達する。また、受信回路は、例えば受信電力レベルの判定回路等を備える。

以上、本実施の形態２のグローブ型認識装置を用いることで、代表的には、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、更に読み取り性能を向上させることが可能となる。また、運用コストの低減等も図れる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３によるグローブ型認識装置において、その概略構成例を示す外形図である。図９に示すグローブ型認識装置は、前述した図３の変形例を示すものであり、図３の構成例と比較してリーダアンテナの配置が異なっている。これ以外の構成に関しては図３と同様であるため詳細な説明は省略する。ここでは、３本のリーダアンテナ１０５ａ，１０６ａ，１０７ａが備わり、その内のリーダアンテナ１０５ａは、図３の各リーダアンテナと同様に、ケーブル１０９の延伸方向と略平行となるように配置される。一方、リーダアンテナ１０７ａは、リーダアンテナ１０５ａの方向を基準として９０度方向に配置され、リーダアンテナ１０６ａは、θ（０度＜θ＜９０度）（例えば４５度）方向に配置される。

このような構成例を用いると、ケーブル１０９内でのＩＣタグの配置がどのような状態であってもいずれかのリーダアンテナを用いて十分な読み取り動作を行うことが可能となる。ただし、リーダアンテナ１０７ａは、ケーブル１０９をグローブで握った際に折り曲がる方向に配置されるため、リーダアンテナの大きさによっては作業性に問題が生じる恐れがある。この観点からは、図３等にように、各リーダアンテナ１０７ａを平行に配置する方が望ましい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１０１グローブ
１０２〜１０４，１１３，６０１反射板
１０５〜１０８，１０５ａ〜１０７ａリーダアンテナ
１０９ケーブル
１１０リーダアンテナ切り替え機
１１１リーダ
２０１〜２０４アンテナ切り替えスイッチ
２０５制御信号
３０１ケーブル被覆
３０２〜３０４，５０１ＩＣタグ
３０５芯線
３０６テープ
５０２芯線被覆
８０１リーダアンテナ
８０２サーキュレータ
８０３送信回路
８０４制御機構
８０５受信回路

Claims

ケーブルの作業で使用するグローブと、
前記グローブに分散して配置された複数のアンテナと、
無線信号を処理するリーダと、
前記リーダの接続先が前記複数のアンテナのいずれか一つとなるように切り替えを行う切り替え回路とを備え、
前記リーダは、前記切り替え回路を介して前記複数のアンテナを切り替えながら、前記ケーブルに貼付された単一の無線ＩＣタグとの間で所定の読み取り性能を満たすアンテナを探索し、当該アンテナを用いて前記単一の無線ＩＣタグの読み取りを行うことを特徴とするグローブ型認識装置。
請求項１記載のグローブ型認識装置において、
前記複数のアンテナは、前記グローブの掌面の中央部に配置されることを特徴とするグローブ型認識装置。
請求項２記載のグローブ型認識装置において、
前記複数のアンテナは、それぞれ、人体の手相であって人差し指のつけ根部分と小指のつけ根部分の間に刻まれる線と略平行となるように配置されることを特徴とするグローブ型認識装置。
請求項２記載のグローブ型認識装置において、さらに、
前記グローブの掌側の指面に配置され、無線信号を反射する第１反射板を有することを特徴とするグローブ型認識装置。
請求項４記載のグローブ型認識装置において、さらに、
前記グローブの掌面の中央部で、前記グローブと前記複数のアンテナの間に配置され、無線信号を反射する第２反射板を有することを特徴とするグローブ型認識装置。
請求項１記載のグローブ型認識装置において、
前記複数のアンテナは、前記グローブから取り外し可能な構造になっていることを特徴とするグローブ型認識装置。
ケーブルの作業で使用するグローブと、
前記グローブの掌面の中央部に配置されたアンテナと、
前記アンテナに接続され、無線信号を処理するリーダと、
前記グローブの掌側の指面に配置され、無線信号を反射する第１反射板とを有することを特徴とするグローブ型認識装置。
請求項７記載のグローブ型認識装置において、さらに、
前記グローブの掌面の中央部で、前記グローブと前記アンテナの間に配置され、無線信号を反射する第２反射板を有することを特徴とするグローブ型認識装置。