触发信号发生装置和动态管理系统 |
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| 申请号 | CN201280075998.0 | 申请日 | 2012-10-01 | 公开(公告)号 | CN104685546A | 公开(公告)日 | 2015-06-03 |
| 申请人 | 美特里克丝有限公司; | 发明人 | 川原武; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种触发 信号 发生装置，输出起动ID标签的触发信号。触发信号发生装置被间隔规定距离地设置，分别包含具有规定 磁场 强度分布的第一和第二触发线圈。第一和第二触发线圈分别具有衰减机构，所述衰减机构将所述第一和第二触发线圈产生的磁场强度降低至规定的 水 平，从而在所述第一和第二触发线圈所设置的一侧中，使所述ID标签检测所述第一和第二触发线圈的触发ID，在与所述第一和第二触发线圈所设置的一侧相反侧中，使所述ID标签不检测所述第一和第二触发线圈的触发ID。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种触发信号发生装置，是输出起动ID标签的触发信号的触发信号发生装置，其特征在于，具有， |
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| 说明书全文 | 触发信号发生装置和动态管理系统技术领域[0001] 本发明涉及一种触发信号发生装置和动态管理系统，特别涉及一种紧凑的触发信号发生装置和动态管理系统。 背景技术[0002] 在现有技术中，利用触发信号管理动态的系统有例如、日本特开2006-48399号公报(专利文献1)或者日本特开2008-217496号公报(专利文献2)的揭示。根据专利文献1，标签的指向性和触发线圈制造的磁场一致，制造与触发线圈的开口方向大致一致的标签检测范围。由于磁场传感器为单轴，因此标签的方向需要相对于移动方向保持稳定。能够以检测出的通过相邻接的两处触发线圈的标签的时间差检测动态的移动方向。根据专利文献2，由于标签为无指向性，因此标签反应的范围扩散至整体、接近球状。能够通过从其他触发的两侧相夹制造较窄的反应区域。由于是3D(三次元)，因此具有不受拿法的限制这一较大的优势。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：特开2006-48399号公报 [0006] 专利文献2：特开2008-217496号公报 发明内容[0007] 发明要解决的技术问题 [0008] 现有的利用触发信号管理动态的系统如上述构成。通过专利文献1的单轴线圈检测磁场时的标签的检测范围如图19(a)所示。这里，线圈的宽度×长度为0.7m×2m。另外，通过专利文献2的3D线圈检测磁场时的标签检测范围如图19(b)所示。这里，线圈的宽度×长度为0.7m×2m。 [0009] 在所述二专利文献中，需要在天花板或过道埋设如上所述的数米的大型线圈等工程，存在需要考虑动态的移动范围或方向、向周围过道的泄漏等再进行设计的问题，并且存在需要向现有的设备改造安装、从而无法简单地设置而造成的难以普及的问题。 [0010] 为了解决上述问题，可以考虑触发线圈的小型化。为了检测动态方向设置多种线圈。在现有技术中，对小型且能够在数m的广范围内设计反应区域的线圈(铁氧体线圈)进行以下设计，即，向现有的磁导率较高的铁氧体材料缠绕线圈。但是，以三次元观测铁氧体线圈所制造的磁场，其强度接近球体。线圈的开口面非常小，因此，没有磁场的变化较少的范围，磁场的强度与从线圈开始与距离成3倍反比地衰减，因此，难以制造广范围的检测区域。假设标签具有的性能的磁场强度范围(动态范围)为64dB(1～1259倍)，则最近和最远的比为10.79倍。例如，从触发线圈的位置开始20cm～2.16m的范围为检测范围。 [0011] 两个ID的触发发生器ID1和ID2所制造的排列了球和球的标签的反应区域如图20所示。图20(A)表示互相离开一定距离地设置触发发生器ID1和ID2的情况，图20(B)表示为了使触发发生器紧凑而接近地设置两个触发发生器ID1和ID2的情况。如图20(A)所示，为了使维恩图所表示的两个区域的排他区域决定动态的移动方向，在时间上切换两个ID的触发线圈，检测出是否由ID1和ID2中的任一触发发生器起动。排他区域需要使两个ID的触发线圈的位置分开，因此如图20(A)所示，在现有技术中，分开球的半径左右的距离。 [0012] 另一方面，如图20(B)地配置能够实现紧凑化，但上述方法无法决定动态的移动方向。因此，具有无法进行小型一体化的问题。 [0013] 另外，专利文献2是以三次元(以下，称之为“3D”)进行检测。通过3D检测磁场时，由于在线圈的周围形成茧状的磁场，因此，无法限制仅在线圈的开口面上方形成磁场，但能够通过离开线圈的两侧适当距离地铺设线圈，由此能够仅在被夹入的线圈的开口面上方形成检测磁场。能够形成像这样如同墙壁的检测区域的理由是由于相对于中央的触发线圈生成的磁场的OOK(ASK)数字码、设计向其间隙插入两侧的触发磁场生成的数字码，使中央生成的数字码成为无意义或错误的数字码。 [0014] 另外，当标签的检测信号在磁场重叠的区域中其两者的水平比有一者较大时(2比1、3比1等)，检测该信号，在大致相同水平的区域作为无效数据或错误检测。通过这样的理由，中央的触发磁场如同墙壁一般地被检测。 [0015] 专利文献1或专利文献2中的触发线圈在兼顾过道宽度和检测所需时间后决定动态检测保持标签的发信周期。大约有过道宽度的线圈的宽度和通知在标签的发送区域内滞留的数据周期为大约50mS、0.2S时，能够得到3次以上的数据，由此，需要从大约0.2S的动态移动距离换算宽度(是人的话假设时速约7km/h(2m/S)、需要0.5m以上)的“口”字型线圈。因此，在路面或天花板铺设该线圈形成触发区域。 [0016] 因此，存在形成触发区域的线圈变大的问题。 [0017] 另外，在专利文献2中还存在下述问题。专利文献2的独立的线圈形状0.7m×2m触发线圈所制造的3D标签检出的磁场的强度的示例如图21所示。在该情况下的触发线圈31和ID标签(以下，也有简称为“标签”的情况)32的位置关系如图22所示。如图22所示，当标签32以0.1m的高度在长方形的触发线圈31中0.7m的短边的中央移动时、磁场的强度与距离成3倍反比，因此，当距离比为1m和2m时，通过1/8能够期待有18.06dB的差，但由于形状的影响，当距离比-1m时为19.36dB、距离比-2m时为2.36dB，其差仅为-17dB、-18dB。在触发线圈31开口的上部，磁场的变化减少，平坦且缓和地变化。 [0018] 为了使其能够发挥性能地排列专利文献2中的三个触发线圈，即如图23所示的图表。该示例是表示各触发线圈(以下，也有简称为“线圈”的情况)的宽度为70cm、深度为2m，线圈与线圈的间隔为70cm的情况。这里，X轴表示位置(单位cm)，Y轴表示磁场强度(dB)。另外，以粗线在图表的上方表示被设置于中央的触发线圈(中央门)的检测范围。这里，表示能够检测出的磁场强度为10的范围、无法检测出的磁场强度为0的范围。 [0019] 参照图23，表示检测范围的值的范围是1.2m。该范围意味着比两侧的线圈制造的磁场强2倍以上的范围。 [0020] 在图23中在线圈以上0.1m观测了变化，但如图24所示，当观测位置为高度1.5m时变换变得缓和。当变化变得缓和时，衰减变得缓和，不受中央门妨碍的范围(在图表上方以粗线表示的被设置于中央的磁场的强度10的范围)缩小至0.4m。当变化变得缓和时，邻接的触发线圈的间隔距离变小，会产生相互之间消除而无法制造检测区域的问题。 [0021] 本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种具有广范围的检测区域，并且紧凑的触发信号发生装置和使用了该装置的动态管理系统。 [0022] 解决技术问题的手段 [0023] 触发信号发生装置输出起动ID标签的触发信号。触发信号发生装置具有第一和第二触发线圈以及衰减机构，其中，所述第一和第二触发线圈以规定的间隔距离且对向地设置，各自具有规定的磁场强度分布；所述衰减机构将所述第一和第二触发线圈产生的磁场强度降低至规定的水平，从而在所述第一和第二触发线圈所设置的一侧中，使所述ID标签检测所述第一和第二触发线圈的触发ID，在与所述第一和第二触发线圈所设置的一侧的相反侧中，使所述ID标签不检测所述第一和第二触发线圈的触发ID。 [0024] 优选，所述衰减机构是被设置于所述第一和第二触发线圈之间的磁场衰减材料。 [0025] 进一步优选，所述磁场衰减材料是非磁性金属。 [0026] 也可以形成以下结构，即，所述第一和第二触发线圈由具有对向的一面和另一面的保持部件保持，所述第一和第二触发线圈产生的磁场强度分布相同，所述衰减机构是将所述第一和第二触发线圈所产生的磁场强度分布相互地仅移动规定水平的机构。 [0027] 所述触发线圈也可由铁氧体构成。 [0028] 优选，所述ID标签是能够检测出三次元的磁场强度的ID标签。 [0029] 在本发明的其他实施方式中，动态管理系统使用了上述触发信号发生装置。 [0030] 发明效果 [0031] 在输出起动ID标签的触发信号的触发信号发生装置中，以规定的间隔距离且对向地设置并且各自具有规定的磁场强度分布的第一和第二触发线圈分别将所述第一和第二触发线圈产生的磁场强度降低至规定的水平，从而在所述第一和第二触发线圈所设置的一侧中，使所述ID标签检测所述第一和第二触发线圈的触发ID，在与所述第一和第二触发线圈所设置的一侧的相反侧中，使所述ID标签不检测所述第一和第二触发线圈的触发ID。 [0032] 因此，只要使两个触发线圈的间隔距离为数mm～10数mm这样的短间隔距离，能够实现紧凑并且不受到另一侧的线圈的影响。 [0034] 图1是表示本发明的一实施方式的触发线圈的立体图； [0035] 图2是表示从铁氧体线圈的距离和磁场强度的关系的图； [0036] 图3是表示使用图2所示的铁氧体线圈以与现有技术相同的间隔构成门的情况下、3个门的从触发线圈的距离和磁场的强度的关系的图； [0037] 图4是表示高度为1.5m时的中央门的检测宽度的图； [0038] 图5是表示将触发线圈1和触发线圈2接近至4cm时的对应图4的图； [0039] 图6是表示在广范围下观察图5的图； [0040] 图7是表示触发线圈的间隔和可检测范围之间的关系的图表； [0041] 图8是表示触发线圈之间的间隔距离和标签检测的远程点上的触发磁场的强度的水平差的图； [0042] 图9是表示间隔1m设置两个触发线圈时的标签的可检测范围的图； [0043] 图10是表示在触发线圈1和触发线圈2之间夹入衰减磁场的要素时的情况的图表； [0044] 图11是表示试生产的触发信号发生装置的立体图； [0045] 图12是表示从其上方观察触发信号发生装置的平面图； [0046] 图13是表示触发信号发生装置10的动作范围的图； [0047] 图14是表示触发线圈1和触发线圈2的间隔距离为0.3m、水平差为6dB、X轴为负的区域为检测区域的情况下的图； [0048] 图15是表示间隔距离为0.3m、水平差为6dB、X轴为正的区域为检测区域的情况下的图； [0049] 图16是表示使用触发信号发生装置的动态管理系统的全体结构的图； [0050] 图17是表示以触发线圈1和2之间的中央部为基准(0m)，能够检测的单面的区域的图； [0051] 图18是表示本发明的其他实施方式的形态的图； [0052] 图19是表示使用现有的触发信号的标签的检测范围的图； [0053] 图20是表示两个ID的触发发生器制造的排列了球和球的标签的反应区域的图； [0054] 图21是表示从现有的触发线圈的距离和磁场的强度的图； [0055] 图22是表示现有的触发线圈和标签之间的位置关系的图； [0056] 图23是表示以能够使其发挥性能地排列专利文献2中的三个触发线圈的状态的图； [0057] 图24是表示在标签具有的上限高度1.5m的情况下的图。 [0058] 符号说明： [0059] 10、触发信号发生装置； [0060] 11、铁氧体线圈； [0061] 12、铜线； [0063] 14、间隔； [0064] 20、触发单元； [0065] 21、共振电容器； [0066] 22、信号发生器； [0067] 30、门； [0068] 31、标签； [0069] 35、接收器。 具体实施方式[0070] (1)关于本发明的原理 [0071] 首先，说明本发明的原理。在本发明中，以铁氧体设计触发信号发生装置的线圈。以铁氧体设计线圈，由于能够在相同的感应系数的情况下缩小形状，因此，有利于触发信号发生装置的小型化。将该结构收纳于小箱子内形成紧凑的结构会如专利文献2那样，即使中央线圈制造了平坦的区域也会变得非常狭小。因此，消除在中央形成的线圈，在两侧形成两个线圈的结构。 [0072] 图1是表示本发明的一实施方式的触发信号发生装置使用的铁氧体线圈11的立体图。图1(A)是圆柱状的铁氧体线圈11a，图1(B)是长方体状的铁氧体线圈11b。这里，铁氧体线圈11a为铁氧体制，其直径为5mm、长度为150mm，铁氧体线圈11b为铁氧体制，其一边为5mm、长度为150mm。能够以短边为5mm～30mm左右，长度为30mm～200mm左右的大小的线圈实施。铁氧体线圈11(以下包含11a、11b)在其中央部缠绕有铜线12。另外，如图16(B)所示，铁氧体线圈11被连接于两个系统的共振电容器21a、21b、驱动电路1、2和信号发生电路，由此输出触发信号。 [0073] 图2是表示从铁氧体线圈11开始的距离(X轴)和磁场强度(Y轴)的关系的图。参照图2，磁场的强度是距离的3倍反比，因此在10m和5m的距离比的情况下，得到1/8的 18.06dB的差。图3是表示使用图2所示的铁氧体线圈11、以与现有技术相同的间隔构成门时的三个门a(外门)、b(中央门)、c(内门)的从铁氧体线圈开始的距离和磁场强度的关系的图，是对应现有技术的图24的图。这里，当标签的高度为0.1m时，在图表的上侧作为凸部、以粗线表示中央门的检测宽度，为1.21m。 [0074] 虽然能够得到与现有技术相同的门的检测宽度，但如图4所示，当高度为1.5m时，中央门的检测宽度为0.62m，宽度的衰减压缩。这是由于在线圈的上方，线圈制造的衰减曲线、也就是距离的3乘反比例曲线已经开始形成。 [0075] 在本实施方式中，为了使铁氧体线圈11变得小型，只要检测出标签的移动方向即可，省略了现有技术设计的中央门。作为能够使互相邻接的触发线圈相接近的条件，需要磁场强度急剧地衰减。但是，极端的衰减意味着通信距离的缩短。这里使用的标签的磁场强度为64dB动态范围，因此，通过距离的3倍反比例的条件，距离比为10.79倍成为动态范围所容许的动作范围。一般来说，当过道宽幅为2m时能够设置半径为0.1m～1m的磁场。当衰减急剧时，触发线圈之间容易靠近，动作范围会变窄。 [0076] 图5是对应图4、表示使触发线圈1(图中a)和触发线圈2(图中b)接近至4cm时的图。参照图5，产生有2cm左右的仅能够检测触发线圈2的范围(图表上侧的凸部)。因此，在4cm的间隔下无法制造两个区域。另外，图6是在广范围下观察图5的图。 [0077] 图7表示根据上述的触发线圈的间隔和可检测范围之间的关系的图表。这里，单位是m。是通过两个铁氧体触发线圈的间隔距离，求出两个触发线圈的水平差为1对0.5的标签的动作检测范围的图。该图表的计算公式如下。 [0078] 设需要的信号D对不需要的信号U的D/U比为1∶0.5。 [0079] 从1/0.5＝2＝(检测距离+间隔÷2)/(检测距离-间隔÷2)的关系得出、检测距离＝间隔÷2×(1+1.26)÷(1.26-1)。1.26＝32 [0080] [0081] 参照图7可以得知，例如，为了在从两触发线圈的中心开始4m的各触发线圈的外侧制造触发区域，只要使触发线圈分开约0.9m即可。 [0082] 另外，计算触发线圈之间的间隔距离和检测标签的远隔点上的触发线圈的磁场的强度的水平差，如图8所示。图8表示远点为1m(图中a)、远点为2m(图中b)、远点为3m(图中c)、远点为4m(图中d)、远点为5m(图中e)、远点为6m(图中f)、远点为7m(图中g)。参照图8，当远点为1m时，触发线圈间隔距离在30cm处具有8dB的触发信号的水平差，但当远点为7m时，触发线圈间隔距离在2.2m处具有8dB的触发信号的水平差。 [0083] 接着，说明从中心位置开始向正负两侧扩张标签可检测的触发磁场的方法。 [0084] 图9是表示间隔1m地设置两个触发线圈时的标签的可检测范围的图。这里，X轴表示位置，Y轴表示磁场强度。另外，在图表的上方以凸部表示触发线圈1、2的检测宽度。以a表示触发线圈1，b表示触发线圈2。参照图9可以得知，线圈的间隔为1m时，直至4.5m的远点为止具有6dB以上的水平差。 [0085] (2)第一实施方式(通过磁场衰减材料的方法) [0086] 接着，具体说明触发信号发生装置的结构。通过在触发线圈1和触发线圈2之间夹入使磁场强度衰减5.25dB以上的材料(衰减机构)使相互的磁场衰减，能够在各触发线圈所负责的空间内扩张标签能够检测出的触发磁场的范围。在这里设定水平差为5.25dB以上的原因如下，即，5.25dB是在40mm的间隔下仅检测一侧的触发线圈、而另一侧的触发线圈不会受到影响的最小的水平差。 [0087] 图10(A)是表示该状态的图表。与上述图表相同地，X轴表示位置(m)，Y轴表示磁场强度(dB)。另外，在图表的上方以凸部表示各触发线圈的检测范围。以a表示触发线圈1，b表示出发线圈2。另外，图10(B)是图10(A)中表示B部分的放大图。 [0088] 参照图10，为了使装置更紧凑，间隔约40mm地设置两个触发线圈，通过向其间夹入使磁场强度衰减的材料，能够仅在各触发线圈所负责的空间一侧、制造出标签能够检测触发磁场的ID(触发ID)的区域。另外，该约40mm的尺寸如上所述地，只要能够保持两个触发线圈的水平差为5.25dB以上，该尺寸为最小的值、例如数mm左右即可。 [0089] 在本实施方式中，ID标签在未检测出触发线圈的ID时不输出自己的ID。 [0090] 根据该想法试生产的触发信号发生装置10的立体图如图11所示，从上方观测图11的触发信号发生装置10的平面图如图12所示。参照图11和图12，触发信号发生装置10具有相互平行且对向的两面13a、13b，例如，包含以铝形成的铝盒13、间隔14a、14b、触发线圈11c、11d，其中，所述间隔14a、14b由被设置在铝盒13的对向的两面13a、13b的绝缘体构成，所述触发线圈11c、11d被设置在间隔14a、14b的接近中央的位置。这里，间隔14由例如绝缘体材料(塑料)构成。另外，铝盒由厚度为1mm的铝板形成，其尺寸为150×200×30(单位mm)。触发线圈11c、11d以a＝40mm的间隔设置。 [0091] 在上述情况下的触发信号发生装置10的动作范围如图13所示。如图13所示，触发信号发生装置10的动作范围是以触发信号发生装置102为中心的球状，触发线圈11c覆盖一侧半球21，触发线圈11d覆盖另一侧半球22。在该范围中，能够得到最大64dB的水平差、10.79倍的距离比。 [0092] 另外，在图13中以斜线表示的部分是以触发线圈11c、11d为中心的超过了标签的动态范围上限的强度的磁场的不可检测区域、以及铝盒13的触发线圈11c、11d的触发信号的水平差为未满±6dB的水平差所制造的无效触发区域23。 [0093] (3)第二实施方式(在没有磁场衰减材料的情况下实现短间隔距离和广检测范围的方法) [0094] 接着说明其他实施方式。在本实施方式中，向通过间隔距离得到的水平差下降半侧区域的信号水平，仅检测另半侧区域。设计作为信号被检测一方的水平，使通过间隔距离得到的水平差和妨碍一侧的下降的水平的合为6dB以上，并且使相反的妨碍一侧的水平差不满6dB。仅以此无法在妨碍一侧的区域检测出信号，但能够在时间上高速切换输出信号一侧和输出妨碍信号一侧，因此能够在两侧生成检测区域。 [0095] 首先，作为一例，以触发线圈1和触发线圈2的间隔距离为0.3m、水平差为6dB、X轴为负的区域为检测区域的情况如图14所示。与上述图表相同地，X轴表示位置(m)，Y轴表示磁场强度(dB)。另外，以a表示触发线圈1，以b表示触发线圈2。关于图表上方所示的各触发线圈的检测范围，c表示只通过触发线圈1的检测范围，d表示只通过触发线圈2的检测范围。如图的c所示，通过上述，能够仅检测触发线圈1侧的标签。 [0096] 接着，以间隔距离为0.3m、水平差为6dB、X轴为正的区域为检测区域的情况如图15所示。这里，X轴也表示位置(m)，Y轴也表示磁场强度(dB)。另外，以a表示触发线圈 1，以b表示触发线圈2。关于图表上方所示的各触发线圈的检测范围，c表示只通过触发线圈1的检测范围，d表示只通过触发线圈2的检测范围。如图的d所示，通过上述，能够仅检测触发线圈2侧的标签。 [0097] 接着，说明使用上述触发信号发生装置10的动态管理系统。图16是表示像这样的动态管理系统的图。图16(A)是表示动态管理系统的整体结构的图，图16(B)是表示从在图16(A)中表示的触发线圈11c、11d发生触发信号的触发信号发生电路的框图。参照图16，动态管理系统包括被埋设在设置于房间等的出入口的门30内的触发信号发生装置10、通过触发信号发生装置10启动的标签31、接收标签31发出的触发ID和标签ID的接收器 35。 [0098] 这里，说明由人等所持的标签31从31a的位置(门的一侧)向31b的位置(门的另一侧)移动的情况。 [0099] 当标签31位于31a的位置时，标签通过一侧的触发线圈11c被启动，输出该触发线圈11c的ID和其本身的ID。然后，当标签31移动至31b的位置时，标签31通过另一侧的触发线圈11d被启动，输出该触发线圈11d的ID和其本身的ID。接收器通过接收这些ID，感知标签31从房间的一侧移动至另一侧。 [0100] 另外，具体的感知也可通过另设未图示的计算机，通过该计算机根据接收器35发出的信息检测移动方向即可。另外，这时，也可设置时间感知器，与接收器35接收的时刻一起存储。 [0101] 由于上述实施方式根据理论值得出，如图16所示地以触发线圈1和2之间的中央部为基准(0m)，能够检测单侧直至无限距离。但是，由于降低通过动态范围的10.79倍的比的距离和标签的感知度或水平并且无限地无限接近6dB，因此，由于不稳定的区域会不但增加，实际上会产生极限。另外，为了在时间上切换两个状态，应答速度成为原来的2分之1。 [0102] 但是，在该例中，能够仅以任一侧的半球的单侧为检测区域。因此，能够通过利用该性能实现下述的应用。 [0103] (a)应用于能够简单地设置的动态的出入管理、动态调查。 [0104] (b)通过在办公室等向隔墙、门、门侧壁安装进行的动态管体。 [0105] (c)能够限定检测范围的方向，并且不受所持方法影响的动态管理。 [0106] (d)即使在仅检测过道、设置于房间的墙壁的情况下也不会向室内漏出地制造检测区域。因此，仅检测天花板以下的区域，并且不会制造天花板以上的层的检测区域。 [0107] 接着，说明本发明的其他实施方式。在上述实施方式中，如图18(A)所示，使用触发线圈1和2将X轴方向分割成两个检测区域(ID1和ID2)。利用相同的想法，如图18(B)所示，将Y轴方向分割成两个检测区域(ID3和ID4)。由此，通过重叠图18(A)和图18(B)，能够分割成四个(ID1兼ID3、ID2兼ID3、ID1兼ID4、ID2兼ID4)检测区域。同样地，也能够分割成8个区域或16个区域。 [0108] 使用该结构，能够向多方向做出移动体的方向检测和方位检测。因此，向移动体设置触发线圈，能够应用于以标签为移动标记的移动或出入的管理、门的自动开关、建设重型装备、叉车或机器人等的周围的安全检测、移动方向、出入。 [0110] 产业上的可利用性 [0111] 根据本发明，由于具有较大的检测区域，并且能够提供紧凑的触发信号发生装置，因此，能够有利地使用于触发信号发生装置和使用该装置的动态管理系统。 |
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