JP6957251B2 - 無線タグ読み取り装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線タグ読み取り装置に関する。

例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）等の無線通信において、電波を放射するアンテナの周囲を電波反射材で取り囲むことで、情報の読み取り範囲を制御する技術が知られている。

例えば図１に示すように、コンベアーなどの搬送手段１で搬送される梱包物２に搭載された商材３に付けられた無線タグ４に格納（記録）された情報を、搬送手段１の中間部分の周囲を取り囲むトンネルゲート５の内面に設けられたアンテナ６（ＲＦＩＤ対応のリーダライタ・アンテナ）で読み取る構成が知られている。

しかしながら、図１の構成では、トンネルゲート５内で反射した電波の干渉により電界強度が極端に弱くなる領域（ヌルポイント）が発生するおそれがある。搬送中の無線タグ４がこのヌルポイントに進入した場合、アンテナ６は無線タグ４に格納された情報を読み取ることが困難になるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、無線タグの読み取り精度を向上させることが可能な無線タグ読み取り装置を提供することである。

実施形態の無線タグ読み取り装置は、トンネル部と、アンテナ部と、突起部と、を備える。トンネル部は、無線タグが設けられた物体を載せて搬送する搬送部の一部の上部を取り囲むように設置される。アンテナ部は、トンネル部の内面に設けられ、電波を放射して無線タグの情報を読み取る。突起部は、トンネル部の内面のうちアンテナ部と対向する領域の少なくとも一部に設けられ、領域から突出する。トンネル部の内面は、電波を反射する材料を示す電波反射材で構成される。突起部の段差部分はアンテナ部の電波を放射する面の中心に対向する。段差部分の高さは、アンテナ部から放射された電波と、トンネル部の内面で反射した電波とが干渉して弱め合う場所をずらすことが可能な高さに設定される。

従来の無線タグ読み取り装置の構成を示す図。 実施形態の無線タグ読み取り装置の構成を示す図。 実施形態のトンネル部の上面模式図。 対比例における電波の干渉の状態を示す図。 実施形態における電波の干渉の状態を示す図。 実施形態における効果を説明するための図。 変形例のトンネル部の正面図。 変形例の突起部を説明するための図。 変形例の突起部を説明するための図。 変形例の突起部を説明するための図。 実施形態の無線タグ読み取り装置の構成を示す図。

以下、添付図面を参照しながら、無線タグ読み取り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は、無線タグ読み取り装置の一実施形態であって、その構成や仕様等を限定するものではない。

図２は、本実施形態の無線タグ読み取り装置１０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、無線タグ読み取り装置１０は、コンベアー１１と、トンネル部１２とを備える。

コンベアー１１は、無線タグ４が設けられた物体を載せて搬送する「搬送部」の一例である。なお、「無線タグ４が設けられた物体（搬送対象の物体）」とは、無線タグ４が付された商材３であると考えてもよいし、無線タグ４が付された商材３が搭載された梱包物２（例えば段ボール等）であると考えてもよい。

コンベアー１１は、駆動ローラ１０１と、従動ローラ１０２と、駆動ローラ１０１および従動ローラ１０２に巻回されたベルト１０３と、から構成されている。例えば不図示の制御装置がモータを駆動する制御を行って駆動ローラ１０１を回転させることにより、ベルト１０３上の物体（梱包物２）を図２の矢印の方向に搬送することができる。

トンネル部１２は、無線タグ４が設けられた物体を載せて搬送する搬送部の一部の上部を取り囲むように設置される。トンネル部１２は、搬送部が挿通(搬送方向と同じ方向に挿通)される部材である。この例では、トンネル部１２は、搬送部の中間部分の周囲を取り囲んでいる。なお、トンネル部１２の内面（コンベアー１１が挿通される穴（通路）の内面）は、電波を反射する材料を示す電波反射材で構成される。電波反射材としては、例えば金属（アルミニウム等）などが挙げられる。

図２に示すように、トンネル部１２の内面には、電波を放射して無線タグ４の情報を読み取る「アンテナ部」の一例であるリーダライタ・アンテナ６が設けられる。説明の便宜上、図２では、１つのリーダライタ・アンテナ６のみが設けられているが、これに限らず、リーダライタ・アンテナ６の数は任意に変更可能である。例えば２つ以上のリーダライタ・アンテナ６がトンネル部１２の内面に設けられる形態であってもよい。また、この例では、トンネル部１２の内面の側面にリーダライタ・アンテナ６が設けられているが、これに限らず、リーダライタ・アンテナ６の設置場所は任意に変更可能である。

リーダライタ・アンテナ６は定期的に電波を放射し、この電波を受信した無線タグ４は、自装置に格納（記録）された情報を応答する。無線タグ４に格納された情報としては、例えば無線タグ４を識別する情報や該無線タグ４が付された商材３に関する情報（商材情報）などが挙げられる。リーダライタ・アンテナ６は、無線タグ４からの応答を受信することで、その受信した応答に含まれる情報を読み取ることができる。例えばリーダライタ・アンテナ６は、アンテナと、アンテナを駆動して無線タグ４に格納された情報の読み取りや情報の書き込みを行う駆動部と、から構成されてもよい。なお、リーダライタ・アンテナ６が複数設けられる場合は、各リーダライタ・アンテナ６は時分割に駆動して電波を送信する。

また、本実施形態では、トンネル部１２の内面のうちリーダライタ・アンテナ６と対向する領域（以下、「対向領域」と称する場合がある）の少なくとも一部に、該領域から突出する突起部１１１が設けられる。突起部１１１は、電波を反射する材料を示す電波反射材で構成される。電波反射材としては、例えばアルミニウムなどの金属が挙げられる。以下、突起部１１１の具体的な内容を説明する。

図３は、トンネル部１２を上方から見たときのイメージを表す模式図であり、リーダライタ・アンテナ６と突起部１１１との位置関係を説明するための図である。図３に示すように、突起部１１１は対向領域７の一部と重なって（オーバラップして）配置される。そして、突起部１１１の段差部分１１２は、リーダライタ・アンテナ６の電波を放射する面１２０（以下の説明では、「電波放射面１２０」と称する場合がある）の中心に対向するよう、突起部１１１とリーダライタ・アンテナ６との位置関係が設定される。

図３の例では、突起部１１１の段差部分１１２は、領域７の法線方向に突出している（垂直に立ち上がっている）。より詳述すると、突起部１１１の上面および底面の各々は、互いに対向する平坦な面であり、底面は対向領域７の一部に重なって設けられる。そして、上面の周縁と底面の周縁とを繋ぐ側面が、高低差を有する段差部分１１２を形成している。なお、この例では、突起部１１１の形状は四角注（立方体または直方体）であるが、これに限らず、例えば円柱などであってもよい。

ここで、図４に示すように、トンネル部１２の内面のうちリーダライタ・アンテナ６と対向する領域（上述の対向領域７に相当）に対して突起部１１１が設けられない従来の構成（対比例）を想定する。一例として、リーダライタ・アンテナ６の搬送方向の幅のサイズは２０ｃｍ、リーダライタ・アンテナ６は９２０ＭＨｚ帯の電波（１波長は約３２ｃｍ）を放射することを前提とする。図４は、トンネル部１２を上方から見たときのイメージを表す模式図であり、リーダライタ・アンテナ６が放射した電波の電界強度の分布を濃淡で表している。黒色に近い部分は電界強度が強くなる部分を表し、白色に近い部分は電界強度が弱くなる部分を表している。

図４に示す対比例では、リーダライタ・アンテナ６と、トンネル部１２の内面のうちリーダライタ・アンテナ６と対向する領域との間の空間において、リーダライタ・アンテナ６から放射される電波の１／４波長の長さ（約８ｃｍ）ごとに、電界強度が強い部分と、電界強度が極端に弱い部分とが交互に出現している。以下では、この電界強度が極端に弱い部分、つまり、リーダライタ・アンテナ６から放射された電波と、トンネル部１２の内面で反射した電波とが干渉して弱め合う場所を「ヌルポイント」と称する。

図４に示す対比例では、ヌルポイントが搬送方向に沿って連続的に繋がるため、搬送中の無線タグ４がヌルポイントに入ってしまうと、該無線タグ４はリーダライタ・アンテナ６からの電波を十分な強度で受信することができず（つまりは応答することができず）、リーダライタ・アンテナ６は該無線タグ４の情報を読み取ることが困難になる。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、対向領域７の一部に突起部１１１を設け、突起部１１１の段差部分１１２がリーダライタ・アンテナ６の電波放射面１２０の中心に対向するように配置する。これにより、段差部分１１２の高い部分（突起部１１１の上面の高さに相当）における電波の反射タイミングと、段差部分１１２の低い部分（対向領域７の高さに相当）における電波の反射タイミングとを異ならせることができるので、段差部分１１２を境界とした左右（図５に示す左右）の領域で電波の干渉の状態を変えることができ、ヌルポイントをずらすことができる。

突起部１１１の段差部分１１２の高さは、リーダライタ・アンテナ６から放射された電波と、トンネル部１２の内面で反射した電波とが干渉して弱め合う場所（ヌルポイント）をずらすことが可能な高さに設定される。図５における段差部分１１２の高さは、リーダライタ・アンテナ６から放射される電波の１／４波長に相当する高さに設定される。このように、干渉の周期である１／４波長で反射タイミングをずらせば、確実にヌルポイントをずらすことができる。

図６の（Ａ）に示すように、対比例においては、ヌルポイントが発生する領域が搬送方向に沿って連続的に繋がる態様であるのに対し、本実施形態では、上述したようにヌルポイントをずらすことで、図６の（Ｂ）に示すように、重畳した電波の波形を歪ませることができる。これにより、ヌルポイントが搬送方向に沿って連続する長さを対比例に比べて抑制（搬送方向における読み取り不可の領域の長さを抑制）できるので、無線タグ４の情報の読み取り精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら新規な実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下、変形例を記載する。以下に記載する変形例は、上述の実施形態と任意に組み合わせることができる。

（１）変形例１
上述の実施形態では、リーダライタ・アンテナ６は、トンネル部１２の内面の側面に設けられているが、これに限らず、例えばリーダライタ・アンテナ６は、トンネル部１２の底面に設けられる形態であってもよい。

図７は、トンネル部１２の正面図であり、コンベアー１１よりも下側に底板１３０が設けられている。ここでは、この底板１３０の上面（表面）が、トンネル部１２の内面の底面に相当し、この底面上にリーダライタ・アンテナ６が設けられている。そして、トンネル部１２の内面の上面のうちリーダライタ・アンテナ６と対向する対向領域７の一部に突起部１１１が設けられる。リーダライタ・アンテナ６と突起部１１１との位置関係は、上述の実施形態と同様に設定される。

（２）変形例２
例えば突起部１１１の段差部分１１２は傾斜して突出する形態であってもよい。例えば図８に示すように、突起部１１１は対向領域７と重なり（突起部１１１の底面は対向領域７に包含され）、傾斜した段差部分１１２が、アンテナ６の電波放射面１２０と対向する形態であってもよい。この形態であっても、段差部分１１２のうち高低差を有する複数の領域間で電波の反射タイミングを異ならせることができるので、上述の実施形態と同様にヌルポイントをずらすことができる。

なお、段差部分１１２が傾斜して突出する形態としては、図８のように直線的に傾斜する形態であってもよいし、図９のように湾曲して傾斜する形態であってもよい。

さらに、図１０のように、突起部１１１は対向領域７の一部と重なり、段差部分１１２は、突起部１１１の平坦な上面から対向領域７へ向かって斜めに下がっていく形態であってもよい。

以上に説明した例の何れも、「突起部１１１の段差部分１１２はリーダライタ・アンテナ６の電波を放射する面１２０の中心に対向する」という概念に含まれる。

（３）変形例３
例えば図１１に示すように、トンネル部１２の入口および出口に、搬送対象の物体の搬送位置に応じて開閉する扉１４０が設けられる形態であってもよい。この形態によれば、リーダライタ・アンテナ６から放射される電波がトンネル部１２の外に漏れることを抑制できるので、読み取り範囲（トンネル部１２）外の無線タグ４を読み取ることを抑制しつつ読み取り範囲内の無線タグ４の読み取り精度を向上させることができる。

なお、扉１４０の種類は任意であるが、例えば両開きの扉であってもよい。両開きの扉として、観音開きの扉を採用してもよい。観音開きの扉は、左右の扉のそれぞれが蝶番を軸に回動可能に構成された扉である。なお、蝶番に対しては、バネやスプリング等の弾性部材によって、左右の扉を閉じた状態に維持しようとする付勢力が常に加えられている。そして、搬送対象の物体の移動荷重が付勢力を上回ると、左右の扉は開く方向に回動することになる。

また、例えばスライド方式の両開きの扉であってもよいし、シャッター方式の一枚の扉であってもよい。これらの形態においては、搬送対象の物体の位置をセンシングし、そのセンシングされた位置に応じて、扉の開閉を自動的に制御する形態が有効である。扉１４０は、物体の搬送位置に応じて開閉する形態であればよい。

１０ 無線タグ読み取り装置
１１ コンベアー
１２ トンネル部
１０１ 駆動ローラ
１０２ 従動ローラ
１０３ ベルト
１１１ 突起部
１１２ 段差部分
１２０ 電波放射面
１３０ 底板

特開２０１５−１４１６５７号公報

Claims (4)

1. 無線タグが設けられた物体を載せて搬送する搬送部の一部の上部を取り囲むように設置されるトンネル部と、
   前記トンネル部の内面に設けられ、電波を放射して前記無線タグの情報を読み取るアンテナ部と、
   前記トンネル部の内面のうち前記アンテナ部と対向する領域の少なくとも一部に設けられ、前記領域から突出する突起部と、を備え、
   前記トンネル部の内面は、電波を反射する材料を示す電波反射材で構成され、
   前記突起部の段差部分は前記アンテナ部の電波を放射する面の中心に対向し、
   前記段差部分の高さは、前記アンテナ部から放射された電波と、前記トンネル部の内面で反射した電波とが干渉して弱め合う場所をずらすことが可能な高さに設定される、
   無線タグ読み取り装置。
2. 前記段差部分の高さは、前記アンテナ部から放射される電波の１／４波長に相当する高さに設定される、
   請求項１に記載の無線タグ読み取り装置。
3. 前記段差部分は前記領域の法線方向に突出する、
   請求項１または２に記載の無線タグ読み取り装置。
4. 前記段差部分は傾斜して突出する、
   請求項１に記載の無線タグ読み取り装置。

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