JP5578643B2

JP5578643B2 - 倉庫管理システム

Info

Publication number: JP5578643B2
Application number: JP2009024229A
Authority: JP
Inventors: 隆田中
Original assignee: エル・エス・アイジャパン株式会社
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP2010180008A

Description

本発明は、ＩＣタグを利用してフロア上に積み上げたパレタイズ（パレット積み）物品（ワーク）の３次元位置情報（ＸＹＺ座標）をコンピュータ管理する倉庫管理システムに関する。

ＩＣタグを利用してワークの位置情報をコンピュータ管理する倉庫管理システムは従来から多数提案されており、例えば特許文献１では、図６に示すように、棚段１０４に棚用タグ１０３を設置するとともに、ワーク１０５にワーク用タグ１０６を付設し、ワーク１０５を棚段１０４へ格納する際、作業者は支柱１１１に取り付けたタグリーダ１０２を上下にスライドして棚用タグ１０３とワーク用タグ１０６から位置情報とワーク情報を読み出し、それを管理装置１０７へ転送してどの棚段１０４へどのワーク１０５を格納したかという情報を管理する。

しかしながら倉庫内に棚を設置してワークを管理する場合、棚の設置によってワークの保管スペースが減少するという問題の他、棚を設置するための費用が余分に掛かるという問題がある。そのため最近ではパレットに載せたワークをそのままフロア上の各ブロックに積み上げて管理する倉庫が増えている。その場合、ワークの位置情報として、ブロックのフロア上の位置（ＸＹ座標）とともに、ワークのフロア上の高さ（Ｚ座標）を検出する必要がある。

そのため特許文献２では、図７に示すように、搬送体２０２が上面に備えた発信装置２０３より赤外線等を常時上方に向けて発信しながら移動し、この赤外線等を天井に配置したＲＦＩＤタグ２０５が受信したとき、予め記憶したブロックの位置ＩＤを下方に送信する。この位置ＩＤを搬送体２０２に備えた受信機２０４が受信し、ワークＷＯを積み上げた時刻とともに管理装置２０１に送信する。これにより位置ＩＤからブロックの位置が、ワークＷＯの積み上げ時刻から高さ（何段目）が、それぞれ検出されて管理装置２０１に記憶される。

上記の例では、倉庫内に保管するワークが時刻順に積み上げられることを前提にしているので、狭い倉庫内を何回も往復してワークを１つ１つブロックまで搬送し、順番に積み上げる必要がある。そのためワークを予め積み上げた状態で搬送し、それをブロックに下ろして作業を効率化することができなくなる。また、ワークの入れ替えや積み替えが発生した場合、その度に関係するブロックのワークを積み上げ直す必要があり、非常に面倒である。

一方、本出願人は特許文献３に示す、ＩＣタグ同士が到達距離の短いプローブ信号を用いて交信し、同一至近距離圏内にあるＩＣタグを特定して位置検出を行うＩＣタグを利用した位置検出システムを先に出願している。
このプローブ信号は、受信強度が距離に反比例するので、その受信強度を測定することにより、発信側と受信側とのＩＣタグ間のおおよその距離を検出できる。

特開２００６−３６４２８号公報特開２００４−２５０２０９号公報国際公開２００５−０６９４９９号公報

解決しようとする問題点は以上のような点であり、本発明は、既出願のプローブ信号を交信して距離を検出するＩＣタグを用いて従来技術のように時刻に基づいて位置を検出するのでなく、不変的な距離を尺度にワークの３次元位置情報を検出できる倉庫管理システムを提供することを目的になされたものである。

そのため本発明は、倉庫内のフロアを升目状のブロックに区分し、各ブロックにワークを積み上げて保管する倉庫において、ワークに貼り付けた第１のタグと、ブロックに設置した第２のタグと、第１のタグからワークのＩＤを読み取る第１のタグリーダと、第２のタグからブロックのＩＤを読み取る第２のタグリーダと、第１のタグリーダと第２のタグリーダを介して収集した情報を一元管理する管理装置と、を備え、第１のタグリーダを第１のタグに近付けてワークのＩＤを読み取ると共に、第１のタグリーダと第２のタグとの間でプローブ信号を送受信して距離変数を求め、これより第１のタグのワークのＩＤからワークの識別情報と、第２のタグのブロックのＩＤからブロックのＸＹ座標と、上記で求めた距離変数を元に算定した第１のタグリーダと第２のタグの２点間の距離からワークのＺ座標と、を、それぞれ取得し、それらを第２のタグリーダを経由して前記管理装置に転送することを最も主要な特徴とする。

本発明は、第１のタグリーダを第１のタグに近付けてワークのＩＤを読み取ると共に、第１のタグリーダと第２のタグとの間でプローブ信号を送受信して距離変数を求め、第２のタグのブロックのＩＤからブロックのＸＹ座標と、上記で求めた距離変数を元に算定した第１のタグリーダと第２のタグの２点間の距離からワークのＺ座標と、を、それぞれ取得する。
従って、従来技術のようにワークを時刻順に積み上げる必要がなくなるので、ワークを予め積み上げた状態で搬送し、それをブロックに下ろして作業を効率化することができる。また、ワークの入れ替えや積み替えが発生する度にワークを積み上げ直す必要もなくなる。

本発明を実施した倉庫管理システムの構成図である。フロアの配置を示す平面図である。本発明を実施した倉庫管理システムのデータ関連図である。タグリーダとＩＣタグのブロック図である。倉庫管理システムのシーケンスフローである。従来例１のシステム構成図である。従来例２のシステム構成図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本発明を実施した倉庫管理システムの構成図を示す。
倉庫管理システムは、倉庫内のフロア１を升目状のブロック２に区分し、各ブロック２にパレット３に載せたワーク４を積み上げて保管する。
ワーク４の側面には第１のタグ（ワークタグ）５を貼り付け、フロア１のブロック２に対応して第２のタグ（フロアタグ）６を設置する。
第１のタグ（ワークタグ）５の読み出しは第１のタグリーダ（子機）７を介して行い、第２のタグ（フロアタグ）６の読み出しは第２のタグリーダ（親機）８を介して行う。
読み出したＩＤは第２のタグリーダ（親機）８を経由して上位の管理装置９に転送する。
ワーク４は、通常大きく重い場合はフォークリフトによる運搬管理が容易なパレット３に載せるが、小さく軽い場合はかご台車やコンテナボックスに載せて運搬管理する。

フロア１は、図２に示すように、例えば４つのブロック２を１区画Ｃとし、各区画Ｃの四方に通路Ａを設け、そこに各ブロック２に接近させて第２のタグ（フロアタグ）６を設置する。
第２のタグ（フロアタグ）６は、タグ同士が通路Ａ上で重ならないように、ブロック２に対する設置方向を区画Ｃ毎に切換えて配置する。
図では第２のタグ（フロアタグ）６をフロア１側に設置しているが、天井側に設置してもよい。

図３に、本発明を実施した倉庫管理システムのデータ関連図を示す。
倉庫管理システムは、第１のタグリーダ（子機）７が倉庫内を移動して第１のタグ（ワークタグ）５からＩＤを読み取り、それを第１のタグリーダ（子機）７に内蔵した第２のタグ（内蔵タグ）６を介して第２のタグリーダ（親機）８に転送する。
同時に、第２のタグ（内蔵タグ）６を介して直下に設置した第２のタグ（フロアタグ）６に向けてプローブ信号を発射する。第２のタグ（内蔵タグ）６はメモリ等を介して第１のタグリーダ（子機）７に接続する。
プローブ信号を受信した第２のタグ（フロアタグ）６は、プローブ信号の距離変数を測定して自身のＩＤとともにそれを第２のタグリーダ（親機）８に送信する。
図では第２のタグ（内蔵タグ）６からプローブ信号を発射して第２のタグ（フロアタグ）６が受信しているが、逆に第２のタグ（フロアタグ）６からプローブ信号を発射して第２のタグ（内蔵タグ）６が受信してもよい。

第１のタグ（ワークタグ）５にはＩＣタグまたはバーコードタグを用いる。
ＩＣタグの場合はタグリーダの電波を検波して励起電圧を発生し、それを整流して動作電源とするパッシブ型とし、第１のタグリーダ（子機）７との通信を周波数帯13.56MHz、通信距離5〜10cmの至近距離で行う。

第２のタグ（フロアタグ）６にはタグ同士がプローブ信号を送受信する特許文献３記載のＩＣタグを用いる。
ＩＣタグは比較的長い距離を安定して通信できる電池を内蔵したアクティブ型とし、第２のタグリーダ（親機）８との通信を周波数帯429MHz、通信距離100〜150mの遠距離で行う。

プローブ信号は準静電界を伝播媒体とし、プローブ信号の送受信は周波数帯21.4MHz、
通信距離50cm〜5mで行う。
プローブ信号は超音波を伝播媒体としてもよく、その場合はプローブ信号の送受信を周波数帯40kHz、通信距離5〜7m、通信速度340m/sで行う。

準静電界の場合、受信点での電界強度が距離の３乗に反比例するので、プローブ信号の距離変数を受信強度に設定し、これより受信強度を測定して２点間の距離を算定する。
超音波の場合、受信点での到達時間が距離に比例するので、プローブ信号の距離変数を到達時間に設定し、これより到達時間を測定して２点間の距離を算定する。

準静電界はアンテナのごく近傍に存在し、受信点での電界強度が距離の３乗に反比例するので、極めて距離が受信強度に反映される。そのため受信強度を測定することで２点間の距離を高い精度で算定できる。

図４に、タグリーダとＩＣタグのブロック図を示す。
第１のタグ（ワークタグ）５は、アンテナ５１とアンテナ制御部５２、整流部５３、クロック部５４、復調部５５、変調部５６の通信回路と、ＣＰＵ５７、メモリ５８の制御回路で構成し、第１のタグリーダ（子機）７がＩＤ要求信号を変調して電波を発射すると、アンテナ５１に誘起電圧が発生し、この誘起電圧を整流部５３が整流して動作電源とし、クロック部５４がその周波数を用いてＩＣ同期用のクロックを生成する。これよりＩＣ回路に電力とクロックが供給されると、復調部５５がクロックに同期させながらＩＤ要求信号を復調し、それをＣＰＵ５７が解析してＩＤ応答信号を生成し、それを変調部５６が変調して電力増幅することなく再発射する。

第１のタグリーダ（子機）７は、アンテナ７１とＲＦ部７２、送信部７３、受信部７４のアナログ回路とデータ処理部７５のデジタル回路で構成し、送信部７３が第１のタグ（ワークタグ）５へのＩＤ要求信号を変調して電波を発射し、受信部７４が第１のタグ（ワークタグ）５より受信した電波を復調してＩＤ応答信号を取り出す。第１のタグリーダ（子機）７が発射する電波は、データ通信の他にも第１のタグ（ワークタグ）５が必要とする電力を伝送している。

第２のタグ（内蔵タグ）６は、アンテナ６１とアンテナ制御部６２、クロック部６３、復調部６４、変調部６５の通信回路と、ＣＰＵ６６、メモリ６７の制御回路、アンテナＰ１とアンテナ制御部Ｐ２、発信部Ｐ３、受信部Ｐ４のプローブ信号回路で構成し、第１のタグリーダ（子機）７が読み出した第１のタグ（ワークタグ）５のＩＤを変調部６５が変調して第２のタグリーダ（親機）８に送信する。
同時に、第１のタグリーダ（子機）７からの指令で発信部Ｐ３がクロック発振波を変調したゲート信号またはバースト信号からなるプローブ信号を第２のタグ（フロアタグ）６に向けて発射する。

第２のタグ（フロアタグ）６は、第２のタグ（内蔵タグ）６から受信したプローブ信号を受信部Ｐ４が復調し、受信信号の電界レベルを直流電圧値に変換したＲＳＳＩ電圧を出力する。ＲＳＳＩ電圧はＡ／Ｄ変換してＣＰＵ６６に入力し、ＣＰＵ６６は受信したＲＳＳＩ電圧を４〜８段階の受信レベルに区分する。
同時に、自身のＩＤとともにＲＳＳＩ電圧を変調部６５が変調して第２のタグリーダ（親機）８に送信する。

第２のタグリーダ（親機）８は、アンテナ８１とＲＦ部８２、送信部８３、受信部８４のアナログ回路とデータ処理部８５のデジタル回路で構成し、受信部８４が第２のタグ（内蔵タグ）６より受信した電波を復調して第１のタグ（ワークタグ）５のＩＤを取り出す。また、受信部８４が第２のタグ（フロアタグ）６より受信した電波を復調して第２のタグ（フロアタグ）６のＩＤとＲＳＳＩ電圧を取り出す。

本発明は第１のタグリーダ（子機）７を第１のタグ（ワークタグ）５に近付けてＩＤを読み取る際、第２のタグ（内蔵タグ）６を介して発射したプローブ信号を第２のタグ（フロアタグ）６が受信してその受信強度からワーク４の高さを検出する。
従って、プローブ信号が周辺の第２のタグ（フロアタグ）６に傍受されるのを防ぐためアンテナＰ１の指向性を強くする。
アンテナＰ１はリフレクタの開口部を第２のタグ（フロアタグ）６の設置方向に向けて垂直指向性を高め、水平方向の利得を小さくする。
これにより第２のタグ（内蔵タグ）６と第２のタグ（フロアタグ）６の間の受信感度を上げ、周囲方向の受信感度を下げる。その結果、該当ブロック２以外に設置された近隣の第２のタグ（フロアタグ）６によるプローブ信号の過検出を防止できる。

図５に、倉庫管理システムのシーケンスフローを示す。
まず、第１のタグリーダ（子機）７を第１のタグ（ワークタグ）５に近付けてボタンを押し、第１のタグリーダ（子機）７から第１のタグ（ワークタグ）５に対してＩＤの読取コマンドを送信する。
これに対し、第１のタグ（ワークタグ）５が自身のＩＤ（ＩＤ１）を第１のタグリーダ（子機）７に応答する。
応答を受信した第１のタグリーダ（子機）７は、第１のタグ（ワークタグ）５のＩＤ（ＩＤ１）を第２のタグ（内蔵タグ）６を介して第２のタグリーダ（親機）８に転送する。
同時に、第２のタグ（内蔵タグ）６を介して直下の第２のタグ（フロアタグ）６に向けてプローブ信号を発射する。
これに対し、第２のタグ（フロアタグ）６が自身のＩＤ（ＩＤ２）とともにプローブ信号のＲＳＳＩ電圧を第２のタグリーダ（親機）８に応答する。
以上により、第１のタグ（ワークタグ）５のＩＤ（ＩＤ１）からワーク４の識別情報を、第２のタグ（フロアタグ）６のＩＤ（ＩＤ２）からワーク４のＸＹ座標を、プローブ信号のＲＳＳＩ電圧を元に算定した２点間の距離からワーク４のＺ座標を、それぞれ取得して管理装置９に記憶する。

１フロア
２ブロック
３パレット
４ワーク
５第１のタグ
５１アンテナ
５２アンテナ制御部
５３整流部
５４クロック部
５５復調部
５６変調部
５７ＣＰＵ
５８メモリ
６第２のタグ
６１アンテナ
６２アンテナ制御部
６３クロック部
６４復調部
６５変調部
６６ＣＰＵ
６７メモリ
７第１のタグリーダ
７１アンテナ
７２ＲＦ部
７３送信部
７４受信部
７５データ処理部
８第２のタグリーダ
８１アンテナ
８２ＲＦ部
８３送信部
８４受信部
８５データ処理部
９管理装置
１０２タグリーダ
１０３棚用タグ
１０４棚段
１０５ワーク
１０６ワーク用タグ
１０７管理装置
１１１支柱
２０１管理装置
２０２搬送体
２０３発信装置
２０４受信機
２０５ＲＦＩＤタグ
Ａ通路
Ｃ区画
Ｐ１アンテナ
Ｐ２アンテナ制御部
Ｐ３発信部
Ｐ４受信部
ＷＯワーク

Claims

倉庫内のフロアを升目状のブロックに区分し、各ブロックにワークを積み上げて保管する倉庫において、
ワークに貼り付けた第１のタグと、
ブロックに設置した第２のタグと、
第１のタグからワークのＩＤを読み取る第１のタグリーダと、
第２のタグからブロックのＩＤを読み取る第２のタグリーダと、
第１のタグリーダと第２のタグリーダを介して収集した情報を一元管理する管理装置と、
を備え、
第１のタグリーダを第１のタグに近付けてワークのＩＤを読み取ると共に、
第１のタグリーダと第２のタグとの間でプローブ信号を送受信して距離変数を求め、
これより第１のタグのワークのＩＤからワークの識別情報と、
第２のタグのブロックのＩＤからブロックのＸＹ座標と、
上記で求めた距離変数を元に算定した第１のタグリーダと第２のタグの２点間の距離からワークのＺ座標と、
をそれぞれ取得し、それらを第２のタグリーダを経由して前記管理装置に転送することを特徴とする倉庫管理システム。
前記第１のタグリーダは倉庫内を移動して前記第１のタグのＩＤを読み取り、
前記第２のタグリーダは倉庫内の定点に固定して前記第２のタグのＩＤを読み取ることを特徴とする請求項１記載の倉庫管理システム。
前記第１のタグにはパッシブ型のＩＣタグまたはバーコードタグを用い、
前記第２のタグにはアクティブ型のＩＣタグを用いることを特徴とする請求項１記載の倉庫管理システム。
前記第１のタグリーダは前記第２のタグを内蔵し、
この第２のタグを介してブロックに対応する前記第２のタグとの間でプローブ信号を送受信することを特徴とする請求項１記載の倉庫管理システム。
前記第１のタグはワークの側面に付設し、
前記第２のタグは倉庫内のフロアまたは／および天井に敷設することを特徴とする請求項１記載の倉庫管理システム。
前記プローブ信号は準静電界を伝播媒体とし、
前記距離変数は前記プローブ信号の受信強度とすることを特徴とする請求項１記載の倉庫管理システム。
前記プローブ信号は超音波を伝播媒体とし、
前記距離変数は前記プローブ信号の到達時間とすることを特徴とする請求項１記載の倉庫管理システム。