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【発明の名称】 改善された物体識別のためのシステム及び方法
【発明者】 【氏名】マイケル・ジェイ・チャロナー

【氏名】リチャード・リン・ガードナー,ジュニア

【氏名】ポール・シー・コフィン

【要約】 【課題】小型で単純で低コストの物体識別システム及び方法を提供する。

【解決手段】本発明は、一組の物体のうちの各物体を識別する方法に関するものであり、該方法は、対象領域に向かって信号を送り、該対象領域から反射されたエネルギーを受容し、該受容した反射エネルギーについて基準電界強度を確立し、前記電界強度が前記受容した反射エネルギーの前記基準電界強度と大幅に異なる少なくとも1つの周波数を決定し、該決定した少なくとも1つの周波数に基づいて前記対象領域内の少なくとも1つの物体を識別する、という各ステップを含むものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】一組の物体のうちの物体を識別する方法であって、対象領域302に向かって信号を送信し、該対象領域302からの反射エネルギー304を受信し、該受信した反射エネルギー304に関する基準電界強度401を確立し、前記電界強度が前記受信した反射エネルギーに関する前記基準電界強度と大幅に異なる少なくとも1つの周波数403を決定し、該決定した少なくとも1つの周波数に基づいて前記対象領域302内の少なくとも1つの物体を識別する、という各ステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に物体の識別に関し、特に物体の識別及び物体の存在の検出のためのシステム及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】テープカートリッジといった識別可能な物体を、様々な物体を取り出したり交換したりする可能性のある所定の領域内に格納する場合には、該所定の領域内に存在する物体を識別するための機構を設けることが一般に望ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】所望の物体識別を提供するための1つの手法は、物体の各々にバーコードを付与し、その後に物体の存在/不存在の決定が求められた際に該バーコードを読み取ることである。バーコードは、バーコードラベル又はステッカーのかなり近くに配置されたリーダによって一般に読み取られるため、該バーコードリーダを適当な読み取り位置に移動させる機構が一般に必要とされる。例えば、後の識別のために個々のテープカートリッジにバーコードを付けるテープライブラリコンテナの場合には、ロボットアームを利用して、バーコードリーダを、個々のテープカートリッジに配置されたバーコードを読み取る位置まで移動させることができる。この手法は、テープカートリッジコンテナといった所定領域内でテープカートリッジを識別する場合にはうまく機能し得るが、かかるシステムを動作させるためには、ロボットアーム等の装置及びロボットアームのプログラミング等の適当な技術が一般に必要となる。更に、1つの完全な存在検出動作を完了するためにロボットアームを様々な読み取り位置に移動させるのに、かなり長い時間を要する可能性がある。更に、可動バーコードリーダによる視線方向のアクセス(line-of-sight access)を確保する必要があるため、物体をコンテナ内に格納する際に使用できる場所が制限される可能性がある。
【0004】物体の存在/不存在を検出するもう1つの手法は、存在情報が求められる物体に、適当に配置された制御装置又はコンピュータと知的な通信を行うことが可能なコンピュータチップを装着することである。この手法は一般に、コンピュータチップが装着された各物体に中央制御装置との接続を介して広範な情報を知的に送受信する能力を提供するものとなる。この手法は、物体存在検出を行う能力を中央制御装置に提供するものとなるが、この解決策は一般に、比較的単純な通信機能を得るために不必要に精巧で複雑で高価な手法となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、一組の物体のうちの物体を識別する方法に関するものであり、該方法は、対象となる領域(以下、対象領域と称す)に向かって信号を送り、該対象領域から反射されたエネルギーを受容し、該受容した反射エネルギーに関する基準電界強度を確立し、前記電界強度が前記受容した反射エネルギーの前記基準電界強度と大幅に異なる少なくとも1つの周波数を決定し、該決定した少なくとも1つの周波数に基づいて前記対象領域内の少なくとも1つの物体を識別する、という各ステップを含むものである。
【0006】本発明はまた、少なくとも1つの対象領域内の物体を検出するシステムに関するものであり、該システムは好適には、対象領域に対して適宜配置される物体検出装置と、該物体検出装置により検出するための一組の物体と、各物体に配設された少なくとも1つのアンテナであって該アンテナが配設された物体を前記物体検出装置が一意に識別することを可能にするアンテナとを含むものとなる。
【0007】本発明はまた、物体の存在を検出するシステムに関するものであり、該システムは、対象領域内の物体に向かってRF(無線周波数)エネルギーを送る手段と、前記対象領域内の前記物体からRFエネルギーを受容する手段と、前記対象領域内における物体の個体数(object population)を表すために少なくとも1つの共振周波数を生成する手段と、該生成した少なくとも1つの共振周波数を用いて前記受容したRFエネルギーを変化させる手段と、該受容し変化させたRFエネルギーを分析する手段とを含むものとなる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、対象領域内に存在する物体を無線通信機構を使用して識別するシステム及び方法に関するものである。好適には、無線周波数(RF)信号が、コンテナやテープライブラリといった対象領域に近接した所定の場所から送信され、該対象領域内に配置された各物体上に配置された材料ストリップに当たる。該材料ストリップは好適には、該材料ストリップが固有の共振周波数を有するようなサイズに形成され、これにより、適当に配置された受信器で受信した反射エネルギーに基づいて対象領域内の物体を一意に識別する機構が提供される。受信器における一定周波数の電界強度は、アンテナの存在により増減する可能性がある。このため、本発明の機構は好適には、考察対象となる周波数スペクトル内の1つ又は2つ以上の周波数について、期待される電界強度よりも低い電界強度又は高い電界強度を検出するものとなる。
【0009】上記議論は、RFエネルギー伝送を利用するシステムに関するものであるが、他の周波数範囲のエネルギー伝送を利用することも可能であり、かかる変形は全て本発明の範囲に含まれるものであることが理解されよう。かかる他の周波数範囲として音波及び超音波が挙げられるが、これらには限定されない。更に、システム内の各物体の一意の識別を実施するために変化させることができる共振材料の1つの特徴としてそのサイズについて述べたが、共振材料の他の特徴を変化させて所望の一意の識別を達成することも可能であることが理解されよう。変化させることができる共振材料の特徴として、長さ、幅、厚さ、材料組成、電気抵抗、電気励振(electrical excitation)、引張力の印加、圧縮力の印加、温度、電気誘導、及び静電容量が挙げられるが、これらには限定されない。
【0010】既存の店内盗難防止システムは、セキュリティ保護された領域から品物が許可なく取り出されようとしていることを検出したときに警報を出すために送信器と受信器を使用してきた。かかるシステムは、一般に、送信器、該送信器に適した受信器、及び盗難や他の無許可の移動から保護するために物体上に適当に配置された共振アンテナを使用する。しかし、保護される品物の全てが同一の検出周波数を使用することにより検出されるので、異なる寸法を有することで異なる共振周波数を有するアンテナを配置する理由はない。店内盗難防止システムは、一般に、保護される品物が特定のチェックポイントを過ぎて無許可で移動されたか否かを判定するよう動作する。保護された品物が無許可で移動された場合には必ず同じ警告状態が論理的にトリガされるため、保護された品物の識別は必要でも有益でもない。したがって、保護された品物を一意に識別することは、該盗難防止システムにとって利益にはならない。したがって、かかる盗難防止システムは、セキュリティ保護された領域内の様々な品物に異なる共振周波数を有するアンテナを使用する動機を提供するのではない。
【0011】したがって、本発明の好ましい実施形態の利点は、本発明の機構が、対象領域内にある物体の個体数を識別する迅速で簡単な方法を提供することにある。
【0012】本発明の好ましい実施形態の更なる利点は、複雑な機械装置がデータ取得装置を位置決めしたり、識別対象となる各物体上に複雑な機械装置を配置したりすることなく、物体の存在検出を実施できることにある。
【0013】図1Aは、本発明の好ましい実施形態による共振アンテナを有するテープカートリッジ100を示す斜視図である。図1Bは、図1Aに示すテープカートリッジの一部を拡大して示す斜視図である。
【0014】好ましい実施形態では、アンテナ151を容易に取り付けることが可能なテープカートリッジ(又はその他の物体)100にラベル101が付けられている。アンテナ151は、導電性インクを用いた印刷領域、金属アンテナ、又は金属ストリップ等を多くの構成の一つで実施したものとすることが可能である。アンテナ151の構成にかかわらず、その寸法は、各アンテナがそれ自体の所定周波数で確実に共振するよう戦略的に選択され精確に実施されることが好ましい。識別対象となる複数の物体のための構成を確立する場合には、全てのアンテナ151が互いに異なる周波数で共振するように、それぞれのアンテナ151の寸法を決定し、又はそれぞれのアンテナ151を一意のものとして構成することが好ましい。このようにして、特定の在庫システム内の全ての物体が一意に識別可能であることが好ましい。
【0015】好ましい実施形態では、各アンテナ151の長さはそれぞれ所定の周波数で共振するよう確立される。しかし、一組のアンテナの他の寸法及び/又は特徴を変化させて、該一組のアンテナのうちの2つが同じ共振周波数を有さないようにすることも可能である。もう1つの望ましい設計上の制約は、如何なるアンテナも他のアンテナの共振周波数の高調波の周波数で共振することがないようにすることである。この種の高調波は、到来するデータを解釈するコンピュータに、あるアンテナの高調波を別のアンテナに関する共振周波数であると誤って解釈させ得るものである。
【0016】好ましい実施形態では、このアンテナを製造するために様々な標準的な手段を使用することができる。例えば、導電性インクアンテナを採用する場合には、標準的なインクの代わりに導電性インクを使用するようプリンタを修正することが可能である。
【0017】本書での解説は、テープカートリッジの識別を対象としているが、本書に開示する本発明の原理は、在庫管理システム内の広範な物体の識別に適用することが可能なものであり、例えばテープライブラリといった特定の対象領域内における格納及び検出に適したものであることが理解されよう。テープカートリッジを識別するための本開示のシステム及び方法は本発明の1つの考え得る実施形態に過ぎないものであることが理解されよう。
【0018】本発明の機構は、対象領域内の物体の総数と個々の物体の特定的な識別との両方を提供できることが好ましい。更に、本解説は、主に同じタイプであるが一意の識別を有する物体の識別に関するものであるが、本発明は、例えば共通の記憶装置内に格納されたテープカートリッジ及びコンパクトディスクコンテナといった、1つの対象領域内に格納された異なるタイプの物体の識別にも適用することが可能である。
【0019】図2は、本発明の好ましい実施形態による複数のテープカートリッジ100を収容するのに適したコンテナ200を示す斜視図である。格納されている物体がテープカートリッジ100である場合、コンテナ200は、かかるテープカートリッジを格納するための金属キャビネット又はテープライブラリであることが好ましい。コンテナ200内に配置された一連のテープカートリッジ100が示されている。該テープカートリッジの直線的な配列は、かかるテープカートリッジをコンテナ100内に格納することができる1つの考え得る幾何学的な構成に過ぎないことが理解されよう。本発明の物体存在検出機構は、コンテナ200内の物体格納装置の利用可能な幾何学的な構成を限定するものではない。したがって、複数の行及び/又は列を採用することが可能である。更に、物体の複数の配列は、コンテナ200の「奥行き」寸法205に沿って互いに変位させてコンテナ200内に格納することが可能である。かかる構成が本発明において可能となるのは、本発明の物体識別通信機構が、バーコードリーダによりアクセス可能となるよう物体を配置することを必要としないからである。
【0020】好ましい実施形態では、コンテナ200は、金属からなり、これにより該コンテナ自体の内部を外部の周波数から隔離する働きをする。かかる外部の周波数は、受信器202〜204に向かって反射されるRFエネルギーの正しい解釈を妨げ得るものである。この場合、コンテナ200の内部は、本発明によるシステムが物体存在検出を行うことになる関連する対象領域として働く。
【0021】好ましい実施形態では、Tx(送信器)201は、コンテナ200内全体にわたりRF信号エネルギーを送信する。受信器(Rx)202〜204は、コンテナ200内に配置されたテープカートリッジ100といった物体から反射されたRFエネルギーを受信するためにコンテナ200内の様々な場所に配置されることが好ましい。図2に3つの受信器202〜204を示すが、それよりも少数の又は多数の受信器を使用することが可能であることが理解されよう。同様に、図2には送信器を1つしか示していないが、任意の数の送信器を配置可能であることが理解されよう。更に、送信器及び受信器は、図2に示すようにそれぞれ別個のものとすること、又はそれらを組み合わせて送受信器とすることが可能である。更にもう1つの代替的な実施形態では、受信器、送信器、及び送受信器の組み合わせを使用することが可能であり、かかる全ての変形態様は本発明の範囲に含まれるものである。
【0022】本書では、対象領域は、一般に物体存在情報が求められ物体存在検出が行われる領域に対応する。物体が破壊されている場合を除き、それまでにラベルが付されて特定の周波数と関連付けされた全ての物体が何処かに存在することになる。しかし、本発明の物体存在検出機構の役割は、本書で「対象領域」と称する特定の領域内の物体存在検出を行うことであることが好ましい。コンテナ200の内部は、かかる対象領域の一例である。しかし、かかる対象領域の多数の代替的な構成を採用することが可能であり、かかる全ての変形態様は本発明の範囲に含まれるものであることが理解されよう。
【0023】対象領域は、好適に金属コンテナ200内に含まれる領域といった、画定された物理的な境界を有するものである必要は必ずしもない。例えば、特定のツールキットが、一意の周波数と関連付けされたドリルビット(drill bits)や他の器具を含む場合、送信器は、かかるドリルビットの選択されたグループが特定のドリルや他のツールの近くの作業領域内に存在するか否かを確認することができ有益である。この作業領域は、必ずしも金属その他の機械的な障壁で閉ざされている必要はない。かかるドリルビット検出機構は、特定のツールが、特定の物体検出方式で使用される送信器のRF送信範囲内及び受信器のRF受信範囲内にあるか否かを検出するように単純に動作することができる。
【0024】本書では、在庫管理システム又は在庫システムは、一般に、少なくとも1つの対象領域と一組の物体とを含み、その各物体は、固有の周波数が割り当てられ、適当な周波数分析装置で検出するために該割り当てられた周波数で共振する、アンテナを備える。かかる構成の場合、物体検出システムにより認識することが可能な一組の物体のうちの全ての物体が、一意の周波数特性を示し、それ故該一組の物体のうちの他の物体と識別することが可能になる。
【0025】各対象領域が、RF信号エネルギーを発する少なくとも1つの送信器と、RFエネルギーを受容する少なくとも1つの受信器とを備え、該RFエネルギーが、受信器の対象領域内に配置された共振アンテナの存在によって修正されるのが好ましい。複数の対象領域は、それぞれ関連する送信器、受信器、分析回路、及びデータ処理装置を有しており、特定の物体又は構成要素との一意の共振周波数の関係を用いる単一の在庫システムに関連して使用することが可能である。
【0026】図6を参照する。この手法を使用して、単一の在庫システム600の一部を構成する複数の異なる対象領域300,602を実質的に互いに独立して動作させると共に、特定の物体に共振周波数を関連付けする共通のデータソース601を使用することが可能である。このようにして、物体の存在についての重複及び/又は曖昧な識別を回避することが可能となり、異なる在庫システム要素からの物体存在検出データを随意選択的に結合して、在庫システム全体についての包括的な物体位置データを提供することが可能となる。一組の物体603は、一般に在庫システム600により認識可能な全ての物体に対応し、データテーブル601中の識別周波数と関連付けされる。
【0027】代替的な実施形態では、一組の物体のうちの特定のグループの物体が交換可能である場合に、かかるグループ内の物体に、本書で開示する本発明の原理から逸脱することなく同じ周波数を割り当てることが可能である。かかる代替的な実施形態を使用する場合には、本発明のシステムは、やはり1グループをなす類似する物体のうちの特定の物体を、前記一組の物体のうちの他の任意の物体と区別することはできるが、該1グループをなす類似する物体のうちの物体同士を区別することはできない。
【0028】図3は、本発明の好ましい実施形態による在庫システム要素を示すブロック図である。好適には、Tx201が、対象領域302内に配置された物体に向かってRF信号エネルギー303を送信する。対象領域302内の物体からの反射エネルギー304の周波数スペクトルは、該対象領域302内の物体に付けられた慎重に調整されたアンテナの存在を反映するものであることが好ましい。所与の任意の瞬間において、対象領域302は、分析回路301により認識可能な全ての物体又はその一組の物体のサブセットを含むことが可能である。
【0029】好ましい実施形態では、分析回路301が、随意選択的にコンピュータシステム500と連携して使用されて、反射されたRF信号エネルギー304が処理され、及び対象領域302内で生じた共振の特定の周波数を識別し、これにより対象領域302内にどの物体が存在するかを判定する。
【0030】例えば、図4を参照すると、受容した反射RF信号エネルギーの電界強度401が周波数402に関してプロットされている。一般に、電界強度のピーク及び/又はトラフは、対象領域302内の伝送周波数と共振周波数が相互作用する周波数で生じる。例えば、図4において、ピーク403,404及びトラフ405,406は、対象領域302内で共振が生じる周波数を示すことが好ましい。したがって、分析回路301及び/又はコンピュータシステム500は、かかるピーク及びトラフの周波数を、かかるピーク/トラフ周波数で共振するアンテナを有する物体に関連付けするよう動作して、対象領域302内のかかる物体の存在を示すことが好ましい。
【0031】好ましい実施形態では、Tx201によって、対象領域302内の識別されるべき物体に向かって広帯域信号が送信され、次いで、分析回路301が、期待される基準電界強度407と電界強度が大幅に異なる周波数を識別するよう動作する。この手法を使用すると、単純な送出信号を連続的に送信し、反射されたエネルギーを分析して、対象領域302内に存在する物体を識別することが可能となる。
【0032】代替的な実施形態では、Tx201は、一度に1つの所定の周波数帯域内の共振周波数の存在を調べるために、狭周波数帯域内のエネルギーを送信することが可能である。この場合には、好ましくは、該狭周波数帯域内で共振するアンテナが対象領域302内に存在することの形跡を反射エネルギーが含むか含まないかの二者択一を採用することにより、分析が大幅に単純化することになる。この実施形態を採用する場合には、個々の送信は、対象領域302内の共振周波数を1つしか含まないよう狭い周波数範囲内に維持することが好ましい。
【0033】図5は、本発明の好ましい実施形態に使用するよう構成可能なコンピュータシステム500を示している。中央処理装置(CPU)501はシステムバス502に結合される。CPU501は、ヒューレットパッカード社のPA−8200といった任意の汎用CPUとすることが可能である。しかし、本発明は、CPU501が本書に記載する本発明の動作をサポートするものである限り、CPU501のアーキテクチャによって制限されるものではない。バス502は、例えばSRAM、DRAM、又はSDRAMとすることが可能なランダムアクセスメモリ(RAM)503に結合される。PROM、EPROM、又はEEPROMとすることが可能なROM504もまたバス502に結合される。RAM503及びROM504は、当業界で周知のようにユーザデータ、システムデータ、及びプログラムを保持する。
【0034】バス502はまた、入出力(I/O)アダプタ505、通信アダプタカード511、ユーザインタフェースアダプタ508、及びディスプレイアダプタ509に結合されることが好ましい。入出力アダプタ505は、例えばハードディスクドライブ、CDドライブ、フロッピディスクドライブ、テープドライブのうちの1つ又は2つ以上とすることが可能な記憶装置506をコンピュータシステムに接続する。通信アダプタ511は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、Ethernet又はインターネットネットワークのうちの1つ又は2つ以上とすることが可能なネットワーク512にコンピュータシステム500を結合するよう構成される。ユーザインタフェースアダプタ508は、キーボード513やポインティングデバイス507といったユーザ入力装置をコンピュータシステム500に結合する。ディスプレイアダプタ509は、CPU501により駆動されて表示装置510の表示を制御する。
【0035】以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
1.一組の物体のうちの物体を識別する方法であって、対象領域302に向かって信号を送信し、該対象領域302からの反射エネルギー304を受信し、該受信した反射エネルギー304に関する基準電界強度401を確立し、前記電界強度が前記受信した反射エネルギーに関する前記基準電界強度と大幅に異なる少なくとも1つの周波数403を決定し、該決定した少なくとも1つの周波数に基づいて前記対象領域302内の少なくとも1つの物体を識別する、という各ステップを含む方法。
2.少なくとも1つの対象領域302と、該少なくとも1つの対象領域302に対して適宜配置された物体検出装置201,202,301と、該物体検出装置により検出するための一組の物体と、前記物体検出装置により前記一組の物体のうちの各物体100を一意に識別するために該一組の物体のうちの各物体100毎に配設された少なくとも1つのアンテナ151とを含む物体存在検出システム。
3.前記少なくとも1つのアンテナ151の各々が、互いに異なる所定の周波数で共振する、前項2に記載のシステム。
4.前記少なくとも1つのアンテナ151の各々が、互いに異なる長さを有している、前項2に記載のシステム。
5.前記物体検出装置によりアクセス可能であり、前記一組の物体の各々を一意の所定の共振周波数に関連付けする、データテーブル601を更に含む、前項2に記載のシステム。
6.前記物体検出装置が、少なくとも1つの送信器201を含む、前項2に記載のシステム。
7.前記少なくとも1つの送信器201が、無線周波数送信器である、前項6に記載のシステム。
8.対象領域302内の物体に向かってRF(無線周波数)エネルギーを送る手段201と、前記対象領域302内の前記物体からのRFエネルギーを受容する手段202と、前記対象領域302内の物体の個体数を表すために少なくとも1つの共振周波数を生成する手段と、前記受容したRFエネルギーを前記生成された少なくとも1つの共振周波数で変化させる手段151と、前記変化させた受信したRFエネルギー304を分析する手段301とを含む、物体の存在を検出するシステム。
9.前記受信し変化させ分析したRFエネルギー304に基づいて前記物体の個体数を識別する手段を更に含む、前項8に記載のシステム。
10.前記少なくとも1つの共振周波数を生成する前記手段が、前記物体の各々毎に配設された少なくとも1つのアンテナ151であって互いに異なる寸法を有するアンテナ151を含む、前項8に記載のシステム。
【出願人】 【識別番号】398038580
【氏名又は名称】ヒューレット・パッカード・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】HEWLETT−PACKARD COMPANY
【出願日】 平成14年7月23日(2002.7.23)
【代理人】 【識別番号】100063897
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 馨 (外3名)
【公開番号】 特開2003−139866(P2003−139866A)
【公開日】 平成15年5月14日(2003.5.14)
【出願番号】 特願2002−213326(P2002−213326)