JPH04229389A - 磁気マーカ及び磁気マーカ読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人車や物流システム
等において識別子として利用される磁気バ−コ−ド板及
びその読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来技術】バルクハウゼンジャンプ型のアモルファス
磁性細線の磁化反転時に検出コイルに大きな磁束反転電
圧が誘導されるので、上記磁性細線をマ−カすなわち識
別体とすることができる。ただ、このマ−カは磁性細線
の有無に応じた１ビットの情報しか担持できないので、
使用用途が限られる欠点があった。

【０００３】これに対し、第１４回日本応用磁気学会学
術講演要集（１９９０）、１０７ペ−ジには、それぞれ
異なる保持力を有する複数の上記磁性細線を配置してマ
−カを構成し、このマ−カに交流磁界を与えている。そ
して、各磁性細線の磁束反転により検出コイルに誘導さ
れる磁束反転パルス電圧のタイミングパタンにより複数
ビットの情報を読み出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た複数ビットを担持するマ−カは、担持できるビット数
とＳＮ比が反比例する欠点を有する。すなわち、各磁性
細線は、加えられる交流磁界の半波波形上で自己の保持
力に応じて順番に磁束反転し、半波波形上に時間的に一
列に並ぶパルス間隔によりビット位置を判別しているの
で、各ビットを区別するための印加磁界のマ−ジンが狭
い。その結果、わずかの外乱磁界によりビット位置が狂
ってしまう。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みなされたも
のであり、担持ビット数が高い（記録情報量が大きい）
にもかかわらず大きなＳＮ比を有する磁気マ−カ及びそ
の読み取り装置を提供することをその解決すべき課題と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気マ−カは、
非磁性の基板と、それぞれ等しい低保持力の角型ヒステ
リシス特性をもち磁界により跳躍的に磁束反転可能な複
数の磁性細線とを備え、上記磁性細線は、上記基板に一
方向へ一定距離の整数倍の間隔で配列されることを特徴
としている。

【０００７】基板として例えば樹脂フィルムやセラミッ
クス板などを採用できる。本発明の磁気マ−カ読み取り
装置は、請求項１に記載の磁気マ−カに対して上記一方
向へ相対移動可能な磁界発生部及び磁束反転検出部と、
該磁束反転検出部から出力される複数の磁束反転パルス
の間の各パルス間隔に基づいて記録情報を読み取る記録
情報判別部とを備えることを特徴としている。

【０００８】磁性細線としては、例えばＦｅ−Ｓｉ−Ｂ
系、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系のアモルファスワイヤ（ユニチカ
株式会社製）、６．３ｗｔ％Ｓｉ含有のＦｅを素材とす
る単結晶磁性ワイヤ（東洋紡績株式会社製）、パルスワ
イヤ（バキュ−ムシュメルツ株式会社製）、応力加熱処
理した各種組成のアモルファスリボンやアモルファステ
−プ、ウイガンドワイヤなどを採用することができる。 これら磁性部材は、低保持力の角型ヒステリシス特性を
もち臨界磁界で一斉に磁束反転して、急峻な磁気変化を
生じさせる。これら磁性細線は、Ｂ−Ｈカ−ブ上におい
て印加磁界により透磁率が変化する領域で用いられる。

【０００９】磁界発生部の相対移動には、磁界発生部移
動及び磁気マ−カ静止、磁界発生部静止及び磁気マ−カ
移動、磁界発生部移動及び磁気マ−カ移動の３つの場合
がある。

【００１０】

【作用】本発明の磁気マ−カでは、バルクハウゼンジャ
ンプ型の磁性細線（以下、単に磁性細線という）が複数
本、一方向へ一定距離の整数倍の間隔で配列されており
、この間隔パターンにより複数ビットの情報を担持する
。磁界発生部と磁気マ−カとの相対距離が短縮されると
、磁界発生部に近接する磁性細線から順番に磁束反転を
開始する。この磁束反転は極めて急峻であって、検出コ
イルに大きな信号電圧を誘導する。

【００１１】したがって、本発明の磁気マ−カに対して
上記方向に相対移動するセンサは、複数ビットの情報を
、ノイズと分別しやすい急峻な信号電圧変化の形をもつ
時間軸情報として読み取る。なお、保持力がばらつくと
、磁束反転タイミングが反転してしまい、信号のＳＮ比
が低下する。本発明の磁気マ−カ読み取り装置では、上
記した磁気マ−カに対して上記方向へ磁界発生部及び磁
束反転検出部を相対移動させ、磁界発生部と磁気マ−カ
との相対距離の縮小により、磁界発生部に近接する磁性
細線から順番に磁束を反転させる。磁束反転検出部はこ
の順次の磁束反転を検出して磁束反転パルスを出力し、
記録情報判別部は複数の磁束反転パルスの間の各パルス
間隔に基づいて記録情報を読み取る

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気マ−
カではそれぞれ等しい保持力をもつバルクハウゼンジャ
ンプ型の磁性細線（以下、単に磁性細線という）を複数
本、非磁性の基板に一方向へ一定距離の整数倍の間隔で
配列している。したがって、本発明の磁気マ−カを読み
取るセンサは、多数のビットを担持することができる。 また、複数の保持力をもつ磁性細線を必要としないので
外乱磁界に対するマ−ジンを大きくでき、そのために高
いＳＮ比をもつことができる。

【００１３】更に、複数の保持力をもつ磁性細線を必要
としないので製造が簡単である。本発明の磁気マ−カ読
み取り装置は、上記磁気マ−カに対してその磁性細線配
列方向へ相対移動する磁界発生部及び磁束反転検出部と
、磁束反転検出部から出力される複数の磁束反転パルス
の間の各パルス間隔に基づいて記録情報を読み取る記録
情報判別部を備えている。

【００１４】したがって、急峻な磁束反転による大パル
ス電圧を得ることができる。また、磁束反転を開始する
臨界磁界（しきい値）が一個でよいので、外乱磁界に対
するノイズマ−ジンを大きく設定することができ、優れ
たＳＮ比で多ビットを読み取ることが可能となる。

【００１５】

【実施例】〔実施例１〕以下、本発明の磁気マ−カ及び
その読み取り装置の一実施例として、無人走行車への適
用例を説明する。この装置は、走路中央に沿って床部表
面に埋設されたガイドライン１と、ガイドライン１に近
接して床部表面に貼付された磁気マ−カ２と、ガイドラ
イン１上を走行する無人走行車３に配設された励磁コイ
ル（本発明でいう磁界発生部）４ａ、４ｂ、検出コイル
（本発明でいう磁束反転検出部）５、信号処理回路（本
発明でいう記録情報判別部）６とからなる。

【００１６】ガイドライン１には高周波電流が通電され
ており、無人走行車３に搭載された誘導装置（図示せず
）によりこの高周波電流が形成する磁界を検出してその
信号に基づいて無人走行車３の搬送方向を制御している
。この高周波ガイドライン１を用いる無人走行車３の方
向制御に関しては、周知でありかつ本発明の主題ではな
いので詳細な説明を省略する。

【００１７】磁気マ−カ２を図５及び図６に示す。この
磁気マ−カ２は、非磁性で絶縁性のセラミックからなる
基板２１を有し、基板２１は床面に接着されている。基
板２１の裏面には長手方向すなわち搬送方向に直角に浅
底で細長い溝２２が搬送方向に一定間隔で形成されてお
り、搬送方向上手から順に、１、２、４、５番目の溝２
２には、磁性細線２３が収容され、接着されている。し
たがって、この磁気マ−カ２は１１０１１０の２ビット
情報を有している。磁性細線２３は、図７に示すＢ−Ｈ
カ−ブで示される低保持力の角型ヒステリシス特性をも
ち一定の臨界磁界Ｈｘ、−Ｈｘで跳躍的に磁束反転する
一本のアモルファスワイヤ（直径１２０μｍ、長さ９ｃ
ｍ）からなる。このアモルファスワイヤはＦｅ７７．５
ｗｔ％、Ｓｉ７．５ｗｔ％、Ｂ１５ｗｔ％の組成をもち
、水中急冷紡糸法により製造されている。

【００１８】励磁コイル４ａ、４ｂ及び検出コイル５は
、軟磁性フェライトコアからなるコア４１、４２、４３
に個別に巻装されており（図１参照）、無人走行車３の
前部下面に配設されている。励磁コイル４ａ、４ｂは搬
送方向と直角な水平方向を長手方向としており、コア４
１、４２は互いに逆方向に直流磁化されている。励磁コ
イル４ａは励磁コイル４ｂより一定間隔だけ前方に配設
され、検出コイル５は励磁コイル４ｂと近接して配設さ
れている。

【００１９】信号処理回路６は、図２に示すように、差
動アンプ６１、バンドパスフィルタ６２、シュミット回
路６３、マイコン６４からなる。以下、この磁気マ−カ
読み取り装置の動作を説明する。無人走行車３は所定速
度でガイドライン１に沿って走行しているものとする。 最初に励磁コイル４ａが磁気マ−カ２に接近して各磁性
細線２３を全て一方向に飽和させる。これにより今まで
の磁気履歴にかかわらず、各磁性細線を全て一定方向に
磁化することができる。

【００２０】次に、励磁コイル４ｂが磁気マ−カ２に近
づくと、磁界の増加により搬送方向上手側の磁性細線２
３から順番に跳躍的に磁束反転する。磁性細線２３が跳
躍的に磁束反転すると多くの磁束を吸収するので、検出
コイル５と鎖交する磁束量が跳躍的に減り、その結果と
して鎖交磁束変化量の微分値に比例するパルス信号電圧
Ｖ１が検出コイル両端に発生する。

【００２１】このパルス信号電圧Ｖ１は、差動アンプ６
１で差動増幅されて増幅電圧Ｖ２となり、バンドパスフ
ィルタ６２に入力される。このバンドパスフィルタ６２
は跳躍的な磁束反転によるパルス信号電圧の主要帯域成
分（ここでは、２００ｋ乃至５ＭＨｚ）を通過させ、そ
の他の低周波ノイズ及び高周波ノイズを除去するもので
ある。これにより、バックグラウンドノイズが除去され
る。バンドパスフィルタ６２から出たパルス信号電圧Ｖ
３の主要帯域成分はシュミット回路６３でパルス信号電
圧Ｖ４に変換されてマイコン６４に出力される。このよ
うにすれば、磁気マ−カ２に記録されたバイナリ情報を
シリアルに読み出すことができる。

【００２２】なおこの実施例では、パルス信号の時間軸
が車速に応じて変動するが、以下に述べる各種の方法に
より、この影響を排除することができる。すなわち、磁
気マ−カ２の先頭のビット位置２８と２番目のビット位
置２９には必ず磁性細線２３を配設しておく。そしてマ
イコン６４が、これらビット位置２８、２９から出力さ
れる最初のパルスと２番目のパルスとの間のパルス間隔
を測定する。この時間間隔に基づいて以降のパルス入力
の有無を判別すればよい。

【００２３】マイコン６４の動作を図３のフロ−チャ−
トに基づいて説明する。まず初期設定し（１００）、先
頭パルスが入力するまで待機し（１０２）、入力すれば
内蔵のカウンタをスタ−トさせる（１０４）。次に、２
番目のパルスが入力するまで待機し（１０６）、入力す
ればカウンタをストップし、カウンタのカウント値をパ
ルス間隔として記憶する（１０８）。

【００２４】次に、上記パルス間隔に基づいて、以降の
信号パルスが到来する入力時点を算出し（１１０）、算
出した各入力時点を含む一定幅のパルス入力時間帯をそ
れぞれ算出する（１１２）。そして、各パルス入力時間
帯において信号パルスが入力したかどうかを調べる（１
１４）。。また、磁気マ−カ２の先頭と最後のビット位
置には必ず磁性細線２３をいれておき、それらから出力
される最初と最後のパルスの間の時間を既知のパルス間
隔の数で分割して１個のパルス間隔を求め。この求めた
パルス間隔に基づくパルス発生可能時間帯におけるパル
スの有無を判別してもよい。

【００２５】もちろん、このようなパルス間隔検出用の
磁性細線２３はそれぞれ一定間隔で多数設けてもよい。 更に、図８に示すように同じビット位置に同一方向に複
数の磁性細線２を配設することもできる。このようにす
れば、ほぼ同時刻に複数の磁束反転が生じて振幅的に又
は実効値的に大きな信号パルスを発生させることができ
る。

【００２６】また、磁気マ−カ２に並列に２列の磁性細
線列を設け、その一つを信号パルス用、他の一つを基準
パルス用としてもよい。両磁性細線列は同一の磁界発生
部により励磁されることができる。ただし、両磁性細線
列の磁束反転を別々に検出するために二つの検出コイル
が用いられる。信号パルス用の磁性細線列の磁束反転が
基準パルス用の検出コイルに与える影響を排除するため
に、信号パルス検出用の検出コイルと基準パルス検出用
の検出コイルとは差動接続することが好ましい。このよ
うにすれば、両コイルの差電圧により、、基準パルス用
の磁性細線列の各ビット位置には全て磁性細線が配設さ
れる。〔変形態様〕図９の磁気マ−カ２ａは、各ビット
に３本の磁性細線２３を配設したものであり、各磁性細
線２３は搬送方向に配設されている。

【００２７】図１０の磁気マ−カ２ａは、各ビットに６
本の磁性細線２３を配設したものであり、各磁性細線２
３は基板２１の主面に対して垂直に配設されている。当
然、磁界発生部の励磁方向は磁性細線２３の配設方向に
合わせて調整される。 〔実施例２〕 他の実施例の磁気マ−カ読み取り装置を、図１１に示す
。

【００２８】この装置は、実施例１の装置の励磁コイル
４ａ、４ｂの代わりに、単一の正弦波交流電流により励
磁される励磁コイル４を車体前端下部中央に配設したも
のであり、各磁性細線２３は励磁交流電圧の半波周期毎
に磁束反転する。もちろんこの場合も、磁界発生部であ
る励磁コイル４からの距離に応じて磁束反転タイミング
がずれる。

【００２９】その信号処理回路（本発明でいう記録情報
判別部）６について図１２により説明する。信号処理回
路６は、励磁コイル４を励磁する交流電源７０、バンド
パスフィルタ６２から出た信号電圧を検波する検波回路
６５をもつ点が実施例１のものと異なっている。

【００３０】なお、バンドパスフィルタ６２は跳躍的な
磁束反転によるパルス信号電圧の主要帯域成分（ここで
は、２００ｋ乃至５ＭＨｚ）を通過させるとともに、正
弦波交流電源７０からのキャリヤ信号及び不要周波数成
分を除去する。このようにすれば、磁気マ−カ２に記録
されたバイナリ情報をシリアルに読み出すことができ、
かつ、実施例１の励磁コイル４ａを省略できる利点があ
る。

【００３１】図１３は実施例２の各部信号波形図である
。 〔実施例３〕 他の実施例の磁気マ−カ読み取り装置を以下に説明する
。図１４は、実施例１（図２）又は実施例２（図１２）
に示す信号処理回路６の変形実施例を示す。

【００３２】信号処理回路は、二磁心マルチバイブレ−
タ型の発振回路５１、ロ−パスフィルタ５２ａ、５２ｂ
、差動アンプ５４、全波整流回路方式の検波回路５６、
ロ−パスフィルタ５７、ワンショットマルチバイブレ−
タ６３、マイコン６４からなる。発振回路５１の二つの
入力端は検出コイル５ａ、５ｂの各一端に接続され、両
コイル５ａ、５６の各他端は高位電源Ｅに接続されてい
る。ここで、検出コイル５ａ、５ｂは実施例１、２の検
出コイル５とほぼ同位置に配設されるものとする。

【００３３】発振回路５１は二磁心マルチバイブレ−タ
からなり、検出コイル５ａ、５ｂはトランジスタＴｒ１
、Ｔｒ２のコレクタ負荷を個別に構成している。トラン
ジスタＴｒ１、Ｔｒ２のエミッタは個別にエミッタ抵抗
Ｒ１、Ｒ２を介して接地されており、更に両エミッタは
バランス用の３端子摺動抵抗Ｖｒを介して接地されてい
る。

【００３４】発振回路５１は一定周波数ｆ１で発振して
おり、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のコレクタにはパル
ス電流が交互に通電される。磁気マ−カ２の磁性細線２
３の磁束反転により、検出コイル５ａ、５ｂの軟磁性コ
ア１０ａ、１０ｂの透磁率が変化し、その結果、検出コ
イル５ａ、５ｂの自己インダクタンスが変調され、その
結果、両コレクタ電流（パルス電流）が振幅変調される
。振幅変調された両コレクタ電流はエミッタ抵抗Ｒ１、
Ｒ２によりエミッタ電圧Ｖｅ１、Ｖｅ２の変化を生じせ
しめる。３端子摺動抵抗Ｖｒは零点調整用の抵抗である
。なお、コレクタ電流は小さく磁性細線２３に磁気的影
響を与えないものとする。

【００３５】以下、この信号処理回路の動作を説明する
。検出コイル５ａに通電されている期間には検出コイル
５ｂへの通電は遮断されており、Ａ点には検出コイル５
ａのインダクタンス変化により変調された信号電圧が生
じる。一方、検出コイル５ｂに通電されている期間には
検出コイル５ａへの通電は遮断されており、Ｂ点には検
出コイル５ｂのインダクタンス変化により変調された信
号電圧が生じる。なお、磁性細線２３の磁束反転により
、コア１０ａのインダクタンスが減少する時、コア１０
ｂのインダクタンスも減少し、かつ、コア１０ａのイン
ダクタンスが増加する時、コア１０ｂのインダクタンス
も増加するものとする。

【００３６】これらの信号電圧はロ−パスフィルタ（図
示せず）で高周波成分をカットされた後、差動増幅回路
５４で差動増幅され、その後、検波回路５６で全波整流
される。次に、検波された信号電圧はロ−パスフィルタ
により残留キャリヤ成分を除去された後、ワンショット
マルチバイブレ−タ６３でパルスされてマイコン６４に
送られる。マイコン６４の動作は実施例１乃至２と同じ
である。

【００３７】本実施例においても、ロ−パスフィルタ５
７から出力される信号電圧は、磁性細線２３の磁束反転
により跳躍的に変化し、その結果として、ワンショット
マルチバイブレ−タ６３から出力されるパルス間隔をカ
ウントすることにより、ビット情報を読み取ることがで
きる。図１５に図１４の信号処理回路の各部信号電圧波
形を図示する。

【００３８】なお。上記した実施例１では、走行中でな
いと読み取りはできない。また、実施例２においても、
磁気マ−カ読み取り装置は磁気マ−カ２上に励磁コイル
４ａが静止した状態では磁束反転タイミングに狂いが生
じるので、この条件時の信号はオミットする必要がある
。この信号オミット領域を示すためのマ−カを更に付加
してもよい。

【００３９】もちろん、本発明の磁気マ−カ及び磁気マ
−カ読み取り装置は上記説明した無人走行車以外の用途
に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部断面模式平面図、

【図２】実施例１の信号処理回路のブロック回路図、

【
図３】マイコンのフロ−チャ−ト、

【図４】実施例１の信号処理回路の各部信号波形図、

【
図５】実施例１の磁気マ−カ２の断面図、

【図６】磁気
マ−カ２の平面図、

【図７】磁性細線のＢ−Ｈカ−ブを示す特性図、

【図８
】磁気マ−カの変形態様を示す平面図、

【図９】磁気マ
−カの変形態様を示す平面図、

【図１０】磁気マ−カの
変形態様を示す平面図、

【図１１】本発明の他の実施例
を示す一部断面模式平面図、

【図１２】実施例２の信号処理回路のブロック回路図、

【図１３】実施例１の信号処理回路の各部信号波形図、

【図１４】実施例１の信号処理回路のブロック回路図、

【図１５】実施例１の信号処理回路の各部信号波形図、

【符号の説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性の基板と、それぞれ等しい低保持力
   の角型ヒステリシス特性をもち磁界により跳躍的に磁束
   反転可能な複数の磁性細線とを備え、上記磁性細線は上
   記基板に一方向へ一定距離の整数倍の間隔で配列される
   ことを特徴とする磁気マ−カ。
2. 【請求項２】請求項１記載の磁気マ−カに対して磁性細
   線が配列された方向へ相対移動可能な磁界発生部及び磁
   束反転検出部と、該磁束反転検出部から出力される複数
   の磁束反転パルスの間の各パルス間隔に基づいて記録情
   報を読み取る記録情報判別部とを備えることを特徴とす
   る磁気マ−カ読み取り装置。