JPWO2013153697A1 - Ｒｆｉｄタグの検査方法及び検査装置 - Google Patents

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Abstract

集合基材上に配列された複数のＲＦＩＤタグに対して一括してその良否を検査可能とすること。集合基材上に配列された無線信号を処理する複数のＲＦＩＤタグに対して、リーダライタから一斉に測定用信号を送信する工程と、前記ＲＦＩＤタグそれぞれからの応答波をリーダライタにて一括して読み取る工程と、リーダライタで読み取った受信信号の強度及び個数に基づいて、前記ＲＦＩＤタグそれぞれの良否を判定する工程と、を備えたＲＦＩＤタグの検査方法。

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられるＲＦＩＤタグの検査方法及び検査装置に関する。
近年、物品の情報管理システムとして、リーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグとを非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。リーダライタ及びＲＦＩＤタグは、それぞれ、高周波信号を処理するための無線ＩＣ素子あるいは給電回路及びアンテナを備えている。
ＲＦＩＤシステムとしては、１３ＭＨｚ帯を利用するＨＦ帯ＲＦＩＤシステム、９００ＭＨｚ帯を利用するＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムが一般的である。特に、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムは、通信距離が比較的大きく、複数のタグを一括して読取りが可能であることから、物品管理用システムとして有望視されている。
製造されたこの種のＲＦＩＤタグの良否を出荷前に検査するシステムとして、例えば特許文献１には、複数のＲＦＩＤタグを所定の間隔を設けて配置した長尺状のシートを搬送しつつ、個々のＲＦＩＤタグについて通信を行い、検査するシステムが記載されている。しかし、このシステムでは、個々のＲＦＩＤタグが互いに干渉しないように個々に通信するため、つまり、非開放系で通信・検査するため、通信・検査時間が膨大なものとなる。また、長尺状のシートを使用するため、所定個数のＲＦＩＤタグを集合基材に配置した状態で検査することはできなかった。
特開２００９−１８１２４６号公報
本発明の目的は、集合基材上に配列された複数のＲＦＩＤタグに対して一括してその良否を検査することのできるＲＦＩＤタグの検査方法及び検査装置を提供することにある。
本発明の第１の形態であるＲＦＩＤタグの検査方法は、集合基材上に配列された無線信号を処理する複数のＲＦＩＤタグに対して、リーダライタから一斉に測定用信号を送信する工程と、前記ＲＦＩＤタグそれぞれからの応答波をリーダライタにて一括して読み取る工程と、リーダライタで読み取った受信信号の強度及び個数に基づいて、前記ＲＦＩＤタグそれぞれの良否を判定する工程と、を備えたことを特徴とする。
前記検査方法においては、集合基材上に配列された複数のＲＦＩＤタグに対して一斉に測定用信号を送信し、個々のＲＦＩＤタグからの応答波を送信用のリーダライタ又は受信専用のリーダライタにて一括して読み取り、読み取った受信信号を分析することによって、個々のＲＦＩＤタグの良否を判定する。それゆえ、複数のＲＦＩＤタグをいわば開放系で一括して短時間に検査することが可能である。
本発明の第２の形態であるＲＦＩＤタグの検査装置は、
複数のＲＦＩＤタグを配列してなる集合基材を配置するための誘電体部材と、前記集合基材とは前記誘電体部材を介して対向する位置に配置されたリーダライタと、を備えたことを特徴とする。
前記検査装置によれば、簡易な構成で前記検査方法を効率的に処理することができる。
本発明によれば、集合基材上に配列された複数のＲＦＩＤタグに対して一括してその良否を検査することができる。
検査対象であるＲＦＩＤタグを示し、（Ａ）は個々のＲＦＩＤタグを示す斜視図、（Ｂ）は集合基材上に配列された複数のＲＦＩＤタグを示す斜視図である。 検査を説明するための概略構成図である。 第１実施例である検査装置を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図である。 検査手順を示すフローチャート図である。 良否判定を説明するためのグラフである。 誘電体台座の作用を説明するためのグラフである。 反射板の作用を示すためのグラフである。 第２実施例である検査装置を示す概略構成図である。
以下、本発明に係るＲＦＩＤタグの検査方法及び検査装置の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
（ＲＦＩＤタグ及びその集合体、図１参照）
良否の検査対象であるＲＦＩＤタグ１０は、図１（Ａ）に示すように、長尺の基材フィルム１１上に一対の放射板１２を設け、該放射板１２の互いに対向する端部にＲＦＩＤチップ１３を実装したものである。ＲＦＩＤチップ１３は、ＲＦ信号を処理する従来から知られたものであり、信号処理回路やメモリ回路などを有しており、半導体集積回路チップとして構成されている。ＲＦＩＤチップ１３としては、ベアチップであってもよく、パッケージＩＣとして構成されていてもよい。ＲＦＩＤチップ１３と放射板１２との結合は半田バンプなどによる電気的な直接結合（ＤＣ接続）であるが、電磁界結合であってもよい。また、ＲＦＩＤチップ１３は半導体集積回路チップを整合回路や共振回路を有する給電回路基板に搭載したものであってもよい。
個々のＲＦＩＤタグ１０は、図１（Ｂ）に示すように、各々が独立した複数の基材フィルム１１となる広い面積の集合基材１１’上に、基材フィルム１１の長辺が隣接するように整列配置されており、１枚の集合基材１１’上に配列された複数のＲＦＩＤタグ１０が１ロットとして一括して検査対象となる。
なお、個々のＲＦＩＤチップ１３は、放射板１２に結合される前に、必要な個体番号（タグ番号）などの情報が入力されており、ＲＦＩＤタグとしたときにこれが固有の識別番号となる。例えば、１枚の集合基材１１’上に５０個のＲＦＩＤタグ１０が配列される場合、各ＲＦＩＤチップ１３には１〜５０の番号が付されている。また、ＲＦＩＤタグ１０は９００ＭＨｚ帯を利用するＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムで用いられるものである。
（検査工程及び第１実施例である検査装置、図２〜図５参照）
前記ＲＦＩＤタグ１０の検査は、図２に示すように、ＲＦＩＤタグ１０を整列配置した集合基材１１’を平板状の誘電体台座２０上に載置し、天井部に反射板２６を固定したボックス２５にて覆う。ボックス２５は樹脂製であり、反射板２６は例えばアルミニウムなどの金属膜からなる。一方、誘電体台座２０の直下にリーダライタ３０のアンテナ３１を近接配置し、該アンテナ３１から複数のＲＦＩＤタグ１０に対して一斉に測定用信号を送信する。リーダライタ３０は周知のものであり、アンテナ３１は、給電回路３２に接続されたパッチアンテナであって、アンテナ面とは垂直な一方向に（ＲＦＩＤタグ１０が配置されている方向に）指向性を持って高周波を放射する。
次に、ＲＦＩＤタグ１０それぞれからの応答波をアンテナ３１で一括して受信し、読み取る。ＲＦＩＤタグ１０からの応答波の受信と読み取りは、具体的には、リーダライタで各々のＲＦＩＤタグ１０の識別番号と、各識別番号を有する無線信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を測定することで行われる。このとき、ＲＦＩＤタグ１０からの応答波は直接アンテナ３１に向かうものと反射板２６で反射されてアンテナ３１に向かうものとがある。そして、リーダライタ３０で読み取った受信信号の強度及び個数に基づいて、ＲＦＩＤタグ１０それぞれの良否を判定する。この検査手順の詳細は図４を参照して以下に詳述する。
検査装置４０は、図３に示すように、支柱４１によって保持された台座４２の上面にリーダライタ３０を設け、リーダライタ３０の直上に支柱４３によって保持された誘電体台座２０を設けたものである。誘電体台座２０上に前記１ロットのＲＦＩＤタグ１０が配置され、反射板２６を設けたボックス２５を被せる。また、支柱４３は長さの異なるものと交換することにより、リーダライタ３０のアンテナ３１と反射板２６との距離Ａを調整可能である。つまり、支柱４３は距離調整手段として機能する。なお、距離調整手段は種々の構成を採用することができ、例えば、支柱４３に代えて誘電体台座２０を上下動させる昇降機構を設けて距離調整手段としてもよい。
ここで、検査手順について図４を参照して説明する。まず、誘電体台座２０上に１ロットのＲＦＩＤタグ１０を設置し（ステップＳ１）、リーダライタ３０のアンテナ３１から測定用信号を送信し、かつ、応答波を受信する（ステップＳ２）。次に、受信信号を分析／解析する（ステップＳ３）。その解析結果に基づいて、受信信号の強度が閾値（図５参照）以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
受信信号は、図５に示すように、個々のＲＦＩＤタグごとにタグ番号とその受信信号強度として解析され、この受信信号強度が全て閾値以上であれば、この段階では良品と判定し、一つでも閾値を下回っていれば不良品としてこの１ロットのＲＦＩＤタグを廃棄処分とする（ステップＳ９）。個々のＲＦＩＤタグにおいて断線などが生じていると応答波強度は０である。この場合を想定して、閾値以上の受信信号を発したＲＦＩＤタグの固有識別番号の個数をカウントする（ステップＳ５）。そして、そのカウント値が１ロットのＲＦＩＤタグの設置個数（投入個数）と一致するか否かを判定する（ステップＳ６）。一致していればこのロットに含まれるＲＦＩＤタグは全て良品と判定し、一致しなければ、このロットに不良品が含まれていると判断する。なお、不良品のＲＦＩＤタグを特定しない場合は、当該ロットのＲＦＩＤタグを全て廃棄処分とする（ステップＳ９）。用意された全てのロットにつき以上の検査が終了すると（ステップＳ７でＹＥＳ）、良品を出荷工程に回す（ステップＳ８）。
図５のグラフは、菱形のマークＣ１が１ロット中全てのＲＦＩＤタグが良品である場合の受信信号強度を示し、タグ番号３のＲＦＩＤタグ１０ａのみを不良品に置き換えて再度検査した場合の受信信号強度を四角形のマークＣ２で示している。
なお、タグ番号によって集合状態にあるＲＦＩＤタグを特定できるのであれば、不良品と判定されたＲＦＩＤタグ１０ａのみを廃棄処分とすることが可能である。
（誘電体台座の作用、図６参照）
ところで、複数のＲＦＩＤタグが隣接した状態で受信信号を測定する場合、隣接するＲＦＩＤタグが共に影響し合い、ＲＦＩＤタグを単体で測定した場合に比べて、通信距離のピーク周波数が高周波側にシフトする。図６に周波数に対する送信電力値を示し、送信電力値が低いほど弱い電力でＲＦＩＤタグが反応していることを意味する。送信電力は距離が長くなるほど弱くなるので、弱い電力でも反応しているということは、遠い距離でも通信可能であることになる。
図６において、菱形のマークＤ１はＲＦＩＤタグを単体で測定した場合の送信電力値を示し、この場合の通信距離のピーク周波数は約９５５ＭＨｚである。四角形のマークＤ２は複数のＲＦＩＤタグが隣接した状態で測定した場合の送信電力値を示し、この場合の通信距離のピーク周波数は約９８５ＭＨｚにシフトする。通常、ＲＦＩＤタグは単体の状態でリーダライタと通信するため、ＲＦＩＤタグそれぞれの周波数とリーダライタの放射周波数を一致させている。よって、複数のＲＦＩＤタグを一括して検査する際に、ピーク周波数が高域側にシフトすると、ＲＦＩＤタグとリーダライタとは効率的に通信できなくなる。
リーダライタ３０のアンテナ３１とＲＦＩＤタグ１０との間に前記誘電体台座２０を介在させると、三角形のマークＤ３で示すように、ピーク周波数が９２５ＭＨｚまで低下する。つまり、誘電体台座２０を介在させると、前述のように高域側にシフトするピーク周波数を低下させることができ、これにて、リーダライタ３０とＲＦＩＤタグ１０とが通信しやすい状況を実現することができる。ちなみに、誘電体台座２０としては、超高分子量ポリエチレンを好適に用いることができ、その比誘電率（εｒ）は２．３であることが好ましい。
（反射板の作用、図７参照）
前記反射板２６はＲＦＩＤタグ１０からの応答波を補強する機能を有している。そして、リーダライタ３０のアンテナ３１と反射板２６との距離Ａ（図２及び図３（Ｂ）参照）を調整することにより、受信信号強度の大きさを変更することができる。図７に、ＲＦＩＤタグ１０それぞれの受信信号強度を示し、四角形のマークＥ１は距離Ａを１１ｃｍに設定した場合の受信信号強度を示しており、菱形のマークＥ２は距離Ａを１０ｃｍに設定した場合の受信信号強度を示している。図７から明らかなように、距離が小さくなると受信信号強度は大きくなる。
反射板２６のサイズ（外形寸法）は、１ロットに集合されたＲＦＩＤタグ１０の面積よりも大きいことが望ましい。本実施例において、反射板２６はボックス２５の天井面にのみ配置され、側面には配置されていない。応答波の干渉を避けるためである。しかし、干渉を生じないのであれば、ボックス２５の側面にも反射板を配置してもよい。
（第２実施例である検査装置、図８参照）
第２実施例である検査装置は、図８に示すように、前記リーダライタ３０を測定用信号の送信用として用い、集合基材１１’のリーダライタ３０とは反対側に受信用のいま一つのリーダライタ３０Ａを配置したものである。リーダライタ３０を送信専用、いま一つのリーダライタ３０Ａを受信専用として用いて複数のＲＦＩＤタグ１０を一括して検査する。検査方法は前記第１実施例で説明したのと基本的には同様である。
なお、第２実施例においては、ＲＦＩＤタグ１０の下側に配置したリーダライタ３０を送信専用、ＲＦＩＤタグ１０の上側に配置したリーダライタ３０Ａを受信専用としたが、これとは逆に、上側に配置したリーダライタ３０Ａを送信専用、下側に配置したリーダライタ３０を受信専用としてもよい。
（他の実施例）
なお、本発明に係るＲＦＩＤタグの検査方法及び検査装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
例えば、反射板を配置した位置に、ＲＦＩＤタグからの送信信号を受信するアンテナを配置し、このアンテナで受信した信号の強度及び個数に基づいてＲＦＩＤタグそれぞれの良否を判定するようにしてもよい。また、ボックスの側面に、電波が外部に漏れないようにフェライトなどの電波吸収体を設けてもよい。
以上のように、本発明は、ＲＦＩＤタグの検査に有用であり、特に、集合基材上に配列された複数のＲＦＩＤタグに対して一括してその良否を検査できる点で優れている。
１０…ＲＦＩＤタグ
１１’…集合基材
１３…ＲＦＩＤチップ
２０…誘電体台座
２６…反射板
３０…リーダライタ
３０Ａ…受信専用リーダライタ
４０…検査装置
４３…支柱（距離調整手段）
本発明の第２の形態であるＲＦＩＤタグの検査装置は、
複数のＲＦＩＤタグを配列してなる集合基材を配置するための誘電体部材と、前記集合基材とは前記誘電体部材を介して対向する位置に配置されたリーダライタと、前記リーダライタで読み取った受信信号の強度及び個数に基づいて、前記ＲＦＩＤタグそれぞれの良否を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

Claims (10)

  1. 集合基材上に配列された無線信号を処理する複数のＲＦＩＤタグに対して、リーダライタから一斉に測定用信号を送信する工程と、
    前記ＲＦＩＤタグそれぞれからの応答波をリーダライタにて一括して読み取る工程と、
    リーダライタで読み取った受信信号の強度及び個数に基づいて、前記ＲＦＩＤタグそれぞれの良否を判定する工程と、
    を備えたことを特徴とするＲＦＩＤタグの検査方法。
  2. 一のリーダライタから測定用信号を送信し、前記ＲＦＩＤタグそれぞれからの応答波を該一のリーダライタにて一括して読み取ること、を特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグの検査方法。
  3. 前記読取り工程において、前記ＲＦＩＤタグからの応答波は反射板によって強められること、を特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤタグの検査方法。
  4. 一のリーダライタから測定用信号を送信し、前記ＲＦＩＤタグそれぞれからの応答波をいま一つのリーダライタにて一括して読み取ること、を特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグの検査方法。
  5. 前記良否判定工程は、前記ＲＦＩＤタグそれぞれの応答波の受信信号強度が閾値以上であるか否かを判定する工程と、読み取った個数が前記集合基材上に配列されたＲＦＩＤタグの個数と一致するか否かを判定する工程と、を備えていること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＲＦＩＤタグの検査方法。
  6. 前記送信工程において、測定用信号を送信するリーダライタと前記複数のＲＦＩＤタグとの間には誘電体部材が介在されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のＲＦＩＤタグの検査方法。
  7. 複数のＲＦＩＤタグを配列してなる集合基材を配置するための誘電体部材と、
    前記集合基材とは前記誘電体部材を介して対向する位置に配置されたリーダライタと、
    を備えたことを特徴とするＲＦＩＤタグの検査装置。
  8. 前記集合基材の前記リーダライタとは反対側に配置された反射板を備えていること、を特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤタグの検査装置。
  9. 前記リーダライタと前記反射板との距離を調整する調整手段を備えていること、を特徴とする請求項８に記載のＲＦＩＤタグの検査装置。
  10. 前記集合基材の前記リーダライタとは反対側に受信用のいま一つのリーダライタが配置されていること、を特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤタグの検査装置。
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