JP5442965B2 - 物品位置検出システム - Google Patents
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Description
例えば、図11のようなコンベアシステムでは、ICタグを認識する電波範囲が広いため、遠い位置の荷物50を近い位置の荷物51より先に認識してしまうケースが発生する。また、この交信可能エリアの曖昧さから、ベルトコンベア上で荷物につけられたICタグを順に読み取るといった、ICタグの順序や移動状態を正確に識別することが要求されるシステムにおいては、対象外のICタグと交信することを避けるために、ICタグ間隔の制限、アンテナ出力の制限、電波の物理的遮蔽(読み取る物品55毎に電波遮蔽カーテン54により囲う(図12参照))等、多くの制限・対策が必要となり、運用上に難があった。これを改善するために、同一出願人より、図13に示すように、アンテナ57とICタグ58〜60間を往復する電波の遅延時間の変化を測定することにより、順序・状態を識別する手法が出願されている。本手法では、ICタグ58がアンテナ57に近づいてくることを検出しており、ICタグ59がアンテナ57に最も接近したことを検出しており、ICタグ60がアンテナ57から離れていくことを検出している。この結果、図14(a)に示すように遅延時間からICタグ59がアンテナ57に最も接近したこと(位置0のa点)を検知することができる。しかし、実際にはアンテナ57の設置箇所の周辺環境により電波の反射が発生して、多数の異なる往復経路と遅延時間を持つ電波(マルチパス波)が重畳されるため、図14(b)のようにプロファイル62のように誤差が生じて、実際のアンテナ通過点aと従来手法で検知したアンテナ通過点bとがズレてしまうといった問題がある。
特許文献1には、指向性の強い少数のアンテナで、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーできるタグ通信用アンテナについて開示されている。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、使用環境に特有のマルチパス波が加わった状態におけるアンテナと基準ICタグ間を往復する電波の遅延時間の変化(以下、プロファイルと呼ぶ)を記憶しておき、実際のICタグの読取りプロファイルと比較処理することにより、ある時刻tにおけるタグの位置(x,y)を高精度に推定することができるリーダライタ、及び物品位置検出システムを提供することを目的とする。
本発明の物品位置検出システムでは、搬送手段に基準となる非接触情報記録媒体を複数備えておき、制御手段には、リーダライタから得られたプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、基準プロファイルと物品プロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、搬送手段に係る基準位置を算出する基準位置算出部と、を有している。従って、リーダライタは搬送手段に備えられた非接触情報記録媒体から複数の基準プロファイルを出力し、物品に備えられた非接触情報記録媒体から物品プロファイルを出力する。そして、制御手段は、これらのプロファイルを取得して比較する。これにより、基準プロファイルが実際の環境でのプロファイルとなるので、環境変化に順応したプロファイルを取得することができる。
本発明では、搬送手段の移動方向をx軸、搬送手段の奥行き方向をy軸とし、x軸の基準位置を定めることにより、移動する搬送手段の既知の位置を基準位置算出部により算出する。また、y軸方向の位置は搬送手段の奥行き方向に複数の非接触情報記録媒体を配置して、各非接触情報記録媒体から得られるプロファイルを比較することにより判定することができる。ここである時刻tにおけるx軸方向の位置を算出するには、搬送手段の速度が既知であれば、基準位置からの時間を計測することにより容易に位置を算出することができる。例えば、搬送手段の一箇所に基準マークを備え、そのマークを検出してから時間を計測することにより可能である。また、搬送手段の回転軸にエンコーダを取りつけ、そのパルス数をカウントすることでも可能である。これにより、プロファイルを比較することでx、y軸方向の位置を同時に推定することができる。
請求項3は、前記制御手段は、前記搬送手段により先行して搬送された物品に取り付けた非接触情報記録媒体に係る物品プロファイルを前記基準プロファイルとして前記プロファイル記憶手段に記憶することを特徴とする。
基準プロファイルを得るには、非接触情報記録媒体を取り付けた物品を搬送手段に載置して、学習モードにおいて、ベルトコンベア上に載置された位置が既知の物品のプロファイルであっても構わない。これにより、搬送手段に専用の非接触情報記録媒体を取り付ける必要がなくなり、装置コストを低減することができる。
1つのアンテナにより複数の搬送手段上に載置された物品を識別するために、本発明では、各搬送手段に非接触情報記録媒体を少なくとも1つ備え、それらの基準プロファイルを各搬送手段と対応付けてプロファイル記憶手段に記憶しておく。物品を搬送中は、各物品から取得した物品プロファイルと各基準プロファイルとを比較して、一致した基準プロファイルから搬送手段の位置を判別する。これにより、1つのアンテナで複数の搬送手段上の物品の位置を容易に判別することができる。
請求項5は、前記制御手段は、前記リーダライタから前記基準プロファイルが得られた場合、前記プロファイル記憶手段に記憶されている基準プロファイルを更新するように記憶することを特徴とする。
例えば、ベルトコンベア上に取り付けられた非接触情報記録媒体は、周期的に基準プロファイルを発生する。そこで本発明では、周期的に発生する基準プロファイルにより、古い基準プロファイルに上書きして、常に最新の基準プロファイルがプロファイル記憶手段に記憶されるようにする。これにより、アンテナ周辺の環境が変化しても、最新の環境下における基準プロファイルを取得することができる。
また、リーダライタは搬送手段に備えられた非接触情報記録媒体から取得した複数の基準プロファイルと、物品に備えられた非接触情報記録媒体から物品プロファイルを取得して比較することにより、実際の環境でのマルチパス波の影響が加味された環境変化に順応した基準プロファイルの中から、該当プロファイルを取得することができる。
また、搬送手段の移動方向をx軸、搬送手段の奥行き方向をy軸とし、x軸の基準位置を定めることにより、移動する搬送手段の既知の位置を基準位置算出部により算出し、y軸は搬送手段の奥行き方向に複数の非接触情報記録媒体を配置して、各非接触情報記録媒体から得られるプロファイルを比較することにより判定するので、x、y軸方向の位置を同時に推定することができる。
また、各搬送手段に非接触情報記録媒体を少なくとも1つ備え、それらの基準プロファイルを各搬送手段と対応付けてプロファイル記憶手段に記憶しておき、物品を搬送中は、各物品から取得した物品プロファイルと各基準プロファイルとを比較して、一致した基準プロファイルから搬送手段の位置を判定するので、1つのアンテナで複数の搬送手段上の物品の位置を容易に判定することができる。
また、周期的に発生する基準プロファイルにより、古い基準プロファイルに上書きして、常に最新の基準プロファイルがプロファイル記憶手段に記憶されるようにするので、アンテナ周辺の環境が変化しても、最新の環境下における基準プロファイルを取得することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るリーダライタのブロック図である。このリーダライタ1は、電波を利用してタグ(非接触情報記録媒体)8に情報を読み書きするリーダライタ1であって、電波の送受信を仲介するアンテナ2と、タグ8に電波を送信する送信手段3と、電波の一部をタグ8が変調した反射波を復調する復調手段5と、反射波の遅延時間を求める演算手段6と、リーダライタ制御部4と、を備え、リーダライタ制御部4は、演算手段6により演算された遅延時間の差分を測定してアンテナ2とタグ8との距離の変化をプロファイル7として出力する。
即ち、本実施形態のリーダライタ1は、アンテナ2により受信した反射波の遅延時間を演算手段6により演算し、演算された遅延時間の差分を測定することにより、アンテナ2とタグ8との距離の変化をプロファイル7として出力することができる。これにより、アンテナ2の周辺環境の違いによるプロファイル7の変化をリアルタイムに取得することができる。
PC9には、リーダライタ1から得られたプロファイルを記憶するプロファイル記憶部11と、基準プロファイルと物品プロファイルとを比較するプロファイル比較部13と、ベルトコンベア10に係る基準位置を算出する基準位置算出部14と、を有している。従って、リーダライタ1はベルトコンベア10に備えられた基準タグ17〜19から複数の基準プロファイル20〜22を出力し、物品に備えられた物品タグ23から物品プロファイル24を出力する。そして、PC9は、これらのプロファイルを取得して比較する。これにより、基準プロファイル20〜22が実際の環境でのプロファイルとなるので、環境変化に順応したプロファイルを取得することができる。
図4は本発明の基本動作における測定・評価モードを説明するための模式図である。図4(a)のベルトコンベア10に未知のタグ(物品タグ)23が載置された場合について説明する。測定・評価モードは、図4(b)のように、未知のタグのプロファイル24が、どの基準タグのプロファイル20〜22と一致するかをプロファイル比較部13により比較する。その結果、図4(c)のように未知のタグのプロファイル24が基準プロファイル22と一致したとすると、y軸方向の位置は図3よりy3と推定されるので、一致した基準プロファイル22から、この未知のタグ23のある時刻tにおけるx軸方向の位置が推定できる。
リーダライタ1はベルトコンベア10に備えられたタグ17、18、19の情報に基づいて基準プロファイルを出力し、物品23に備えられたタグ22の情報に基づいて物品プロファイルを出力する。そして、PC9は、これらのプロファイルを取得して比較することにより、実際の環境でのマルチパス波の影響が加味された環境変化に順応した基準プロファイルの中から、該当プロファイルを取得することができる。
尚、通常、プロファイルの判定はオフセットが重要な判定要素の一つとなるが、Y軸上の位置(ベルトコンベアの幅方向)に対し、オフセットの大きさの上下が繰り返し、Y軸上で一定距離離れたタグに繰り返し同じレベルのオフセットが発生する。このため、オフセットを含めた基準プロファイルとの誤差と、オフセットを除いた(例えば、図8の広がりのみを比べる)誤差の両方の誤差情報を利用することで、ベルトコンベア上で精度の良いマッチングを可能とする。具体的には、図6を基準として、1)図6と同様の手法により各基準プロファイル20,21,22の誤差を計算する。2)各基準プロファイルと物品プロファイルのオフセットをなくし、1)と同様に各基準プロファイルとの誤差を計算する。3)1)と2)で求めた各基準プロファイルとの誤差を乗算し、その結果が一番小さい基準プロファイルを該当する基準プロファイルとする。このように、演算することにより、更に精度良く基準プロファイルとのマッチングを行なうことができる。
また、PC9は、リーダライタ1から基準プロファイルが得られた場合、プロファイル記憶部11に記憶されている基準プロファイルを更新するように記憶してもよい。例えば、ベルトコンベア10上に取り付けられた基準タグ17〜19からは、周期的に基準プロファイルを発生する。そこで本実施形態では、周期的に発生する基準プロファイルにより、古い基準プロファイルに上書きして、常に最新の基準プロファイルがプロファイル記憶部11に記憶されるようにする。これにより、アンテナ周辺の環境が変化しても、最新の環境下における基準プロファイルを取得することができる。
即ち、1つのアンテナ2により複数のベルトコンベア30、31上に載置された物品32、33を識別するために、本実施形態では、各ベルトコンベア30、31にタグ35、36を少なくとも1つ備え、それらの基準プロファイルを各ベルトコンベア30、31と対応付けてプロファイル記憶部11に記憶しておく。物品を搬送中は、各物品から取得した物品プロファイルと各基準プロファイルとを比較して、一致した基準プロファイルからベルトコンベア30、31の何れかを判別する。これにより、1つのアンテナ2で複数のベルトコンベア30、31上の物品の位置を容易に判別することができる。
図10は図9で示した各ベルトコンベアの基準プロファイルを示す図である。符号65はベルトコンベア40の基準プロファイルを示し、符号66はベルトコンベア41の基準プロファイルを示す。図9から明らかな通り、アンテナ2と基準タグ45、46間の距離が異なることにより、プロファイルも異なるので、これらのプロファイルをプロファイル記憶部11に記憶しておき、物品プロファイルを取得したときに、プロファイル比較部13により比較することにより、どちらのベルトコンベアに載置された物品かを判別することができる。
Claims (5)
- 非接触情報記録媒体が変調した反射波の遅延時間の差分を測定してアンテナと前記非接触情報記録媒体との距離の変化をプロファイルとして出力するリーダライタと、物品に係る情報を記録した非接触情報記録媒体を取り付けた物品と、該物品を搬送する搬送手段と、制御手段と、を備え、
前記搬送手段の適所に基準となる非接触情報記録媒体を複数備え、
前記制御手段は、前記リーダライタから得られた前記プロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、該プロファイル記憶手段に記憶された基準となる非接触情報記録媒体に係る基準プロファイルと前記物品の情報を記録した非接触情報記録媒体に係る物品プロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、前記搬送手段に設けた基準位置を算出する基準位置算出部と、を備え、
前記プロファイル比較手段の結果により前記物品プロファイルと一致した基準プロファイルに基づいて該物品の位置を特定することを特徴とする物品位置検出システム。 - 前記制御手段は、前記基準位置算出部により算出された前記搬送手段の既知の位置にある基準となる非接触情報記録媒体に係る基準プロファイルを取得して前記プロファイル記憶手段に記憶し、前記搬送手段上の位置が未知の前記物品の情報を記録した非接触情報記録媒体に係る物品プロファイルを取得し、前記基準プロファイルと前記物品プロファイルを前記プロファイル比較手段により比較した結果、一致した基準プロファイルが存在する場合、前記搬送手段の奥行方向をy軸方向とし、該基準プロファイルの既知の位置から前記物品プロファイルの前記y軸方向の位置を推定すると共に、前記該当する基準プロファイルの前記y軸方向と直交するx軸位置から前記物品プロファイルのある時刻tにおけるx軸方向の位置を推定することを特徴とする請求項1に記載の物品位置検出システム。
- 前記制御手段は、前記搬送手段により先行して搬送された物品に取り付けた非接触情報記録媒体に係る物品プロファイルを前記基準プロファイルとして前記プロファイル記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1又は2に記載の物品位置検出システム。
- 前記基準となる非接触情報記録媒体を少なくとも1つ備えた搬送手段が複数同時に稼働している場合、前記制御手段は、各基準となる非接触情報記録媒体に係る基準プロファイルを各搬送手段と対応付けて前記プロファイル記憶手段に記憶しておき、前記プロファイル比較手段により比較した結果に基づいて、物品が載置されている搬送手段の位置を判定することを特徴とする請求項1又は2又は3に記載の物品位置検出システム。
- 前記制御手段は、前記リーダライタから前記基準プロファイルが得られた場合、前記プロファイル記憶手段に記憶されている基準プロファイルを更新するように記憶することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の物品位置検出システム。
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