Zählen und Bestückungskontrolle im Behälter: Stückzahl, Doppelbelegung, zweite Lage

Ein Tray mit festen Nestern, ein KLT mit definierter Sollmenge, ein Karton mit vorgegebener Stückzahl: In Wareneingang, Zwischenlagerung und Linienversorgung hängt der nächste Prozessschritt daran, dass die Menge stimmt. Trotzdem wird vielerorts noch von Hand gezählt, per Sichtkontrolle bestätigt oder mit der Waage geschätzt, und jeder übersehene Fehler wandert weiter, bis er als fehlendes Teil an der Linie oder als Falschlieferung beim Empfänger auffällt. Dieser Beitrag beschreibt den Weg von der Sichtkontrolle zur automatischen Mengenbestätigung: wie sich Teile ohne feste Lage zählen lassen, wie Doppelbelegungen und verdrehte Teile gefunden werden, wo die Draufsicht bei doppellagiger Bestückung an ihre Grenzen kommt und wie der Zählwert zuverlässig in der Steuerung ankommt.

Wichtige Punkte im Überblick

Ein Zählfehler ist zunächst unsichtbar und zeigt sich erst dort, wo er am teuersten ist: als Montagestopp, unvollständige Kommissionierung oder Falschlieferung, die der Absender widerlegen muss.
Das Werkzeug AI Count im AI-Vision-Sensor der Modellreihe IV4 zählt die Objekte im Bildfeld auch dann, wenn die Teile lose, gedreht oder versetzt liegen.
Die Sollmenge allein genügt nicht: Bewertet wird jedes Nest einzeln als leer, einfach oder doppelt belegt, und ein um 180 Grad verdrehtes Teil wird als eigener Fehlerfall gemeldet, statt im Zählwert zu verschwinden.
Bei doppellagigen Trays mit transparentem Inlay sieht die Kamera von oben nur die oberste Lage: Bewährt haben sich die lagenweise Prüfung beim Bestücken oder Entnehmen und die Bewertung über das Höhenprofil, etwa mit einem 3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000.
Die Prüfung auf der Palette erfasst viele Behälter auf einmal, bewertet aber nur die offene Draufsicht, während die Prüfung je Behälter Doppelbelegung und Verdrehung erkennt, weshalb beide Prüfpunkte in der Praxis oft gestaffelt kombiniert werden.

Vom Verzählen zur Falschlieferung: warum Sollmengen automatisch bestätigt werden

Ein Zählfehler ist zunächst unsichtbar. Der Behälter sieht voll aus, das Etikett stimmt, die Waage meldet einen plausiblen Wert. Sichtbar wird der Fehler erst dort, wo er am teuersten ist: Die Montage stoppt, weil ein Teil fehlt, die Kommissionierung gibt eine unvollständige Box aus, oder der Empfänger reklamiert eine Falschlieferung, die der Absender widerlegen muss. In der Anwendungspraxis sind genau diese Folgen der Auslöser, die Mengenbestätigung von der Stichprobe auf eine automatische Prüfung jedes Behälters umzustellen.

Die Zählaufgabe ist dabei eine von vier Prüffragen der Intralogistik; die Einordnung liefert der Hauptartikel "Anwesenheits- und Vollständigkeitsprüfung in Logistik und Intralogistik: von der Förderstrecke bis zum Versand". Sie beginnt erst, wenn der Träger selbst in Ordnung ist: Ob Palette, KLT und Deckel vollständig sind, behandelt der Beitrag "Vollständigkeit von Ladungsträgern prüfen: Palette, KLT und Behälter vor der Übergabe". Hier geht es um den Inhalt: Stückzahl, Belegung der Nester und Lage der Teile.

Zählen ohne feste Lage: Zählwerkzeuge im AI-Vision-Sensor der Modellreihe IV4

Die klassischen Behelfe scheitern an der Beweglichkeit der Teile. Lichtvorhänge zählen unförmige Teile im Durchlauf nicht prozesssicher, weil zwei dicht aufeinanderfolgende Objekte als eines gelten. Punktabfragen bestätigen nur, dass an einer Stelle etwas liegt; für die einzelne, klar definierte Prüfstelle bleibt das der richtige Weg, wie der Beitrag "Anwesenheit auf der Förderstrecke prüfen: Pakete, Behälter und Kleinteile zuverlässig erkennen" zeigt, aber eine Stückzahl liefert es nicht. Und das Wiegen setzt voraus, dass jedes Teil dasselbe wiegt und keines vertauscht wurde.

Bildbasiertes Zählen löst sich von der festen Teilelage. Das Werkzeug AI Count im AI-Vision-Sensor der Modellreihe IV4 zählt die Objekte im Bildfeld auch dann, wenn die Teile lose, gedreht oder versetzt liegen. Der AI Trigger löst die Prüfung aus, sobald der Behälter im Bild erscheint, und bis zu 128 Programme decken wechselnde Behälter- und Teiletypen über die Programmvorwahl der Steuerung ab. Fällt die Zählung mit einer Etiketten- oder Schriftprüfung am selben Bild zusammen, übernehmen All-in-One Kameras mit integrierter AI der Modellreihe VS; bei vielen Nestern und mehreren Kameras je Station führt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G weiter.

Doppelbelegung, Fehlstelle, verdrehtes Teil: die zweite Hälfte der Zählaufgabe

Die Sollmenge allein genügt nicht. Ein Tray kann die richtige Stückzahl enthalten und trotzdem falsch bestückt sein: ein Nest doppelt belegt, das Nachbarnest leer, ein Teil um 180 Grad verdreht eingelegt. In dokumentierten Anwendungen ist gerade die Verdrehung ein wiederkehrender Fall, weil das Teil in beiden Lagen ins Nest passt, aber nur in einer Lage gegriffen oder weiterverarbeitet werden kann. Eine Waage erkennt davon nichts, solange die Masse stimmt, und eine Punktabfrage sieht nur, dass das Nest nicht leer ist.

Bildauswertung bewertet deshalb je Nest drei Zustände: leer, einfach belegt, doppelt oder falsch belegt. Das Werkzeug AI Identify im AI-Vision-Sensor der Modellreihe IV4 unterscheidet gelernte Gut- und Schlechtlagen, sodass ein verdrehtes Teil als eigener Fehlerfall gemeldet wird und nicht im Zählwert verschwindet. Bei einzelnen, mechanisch gut definierten Nestpositionen im Werkstückträger hat sich alternativ ein Höhenvergleichssensor bewährt, der die Belegung über die Höhe an einem Punkt bestätigt. So entsteht neben der Stückzahl ein vollständiges Bild der Bestückung, mit einer Fehlerklasse je Nest statt einer Summenzahl.

Zweite Lage und transparentes Inlay: die Grenzen der Draufsicht

Viele Trays sind doppellagig aufgebaut: eine Lage Teile, ein Zwischenlagen-Inlay, darauf die zweite Lage. Für eine Kamera von oben ist damit nur die oberste Lage sichtbar, und ein transparentes Inlay verschärft das Problem, weil es kaum Kontrast liefert und Spiegelungen erzeugt. Die untere Lage bleibt unsichtbar, und genau dort verstecken sich Fehlstellen, die erst beim Auspacken auffallen.

In der Praxis haben sich zwei Wege etabliert. Der erste verlegt die Prüfung an den Moment, in dem jede Lage offen liegt: Beim Bestücken oder bei der Entnahme wird lagenweise gezählt, bevor das Inlay die Sicht verschließt. Der zweite Weg wechselt die Messgröße von der Fläche zur Höhe. Ein 3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000 erfasst das Höhenbild des Behälters ohne Bewegung, ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 im Durchlauf; eine fehlende zweite Lage oder ein aufliegendes Teil zeigt sich dann als Abweichung im Höhenprofil, unabhängig vom Kontrast des Inlays. Welche Variante trägt, hängt vom Materialfluss ab, und damit vom Prüfpunkt, um den es im nächsten Abschnitt geht.

Palette oder Einzelbehälter: den richtigen Prüfpunkt im Materialfluss wählen

Grundsätzlich stehen zwei Prüfpunkte zur Wahl. Die Prüfung auf der Palette erfasst viele Behälter auf einmal; in dokumentierten Anwendungen reichen die Bildfelder dafür bis zur kompletten Palettenfläche von etwa 1,0 x 1,2 m. Dieser Punkt ist schnell und spart Stationen, kann aber nur zählen, was von oben sichtbar ist: einlagige, offene Bestückung ohne Deckel und ohne Zwischenlagen.

Die Prüfung je Behälter direkt nach der Entnahme kehrt das Verhältnis um. Das Bildfeld schrumpft auf einen KLT, dafür sind Doppelbelegung, Lage und Verdrehung bewertbar, und die Prüfung liegt genau vor dem Prozessschritt, der auf die richtige Menge angewiesen ist. In realen Projekten fällt die Entscheidung meist über zwei Fragen: Wie viel Information braucht der nächste Schritt, und wo lässt sich ein n.i.O.-Behälter noch ohne Aufwand ausschleusen? Häufig ist die Antwort eine Staffelung, mit einer groben Zählung auf der Palette im Wareneingang und einer feinen Bestückungskontrolle am Behälter vor der Linie.

Zählwert, i.O./n.i.O. und Behälterwechsel: das Ergebnis in die Steuerung bringen

Eine Zählung wirkt erst, wenn ihr Ergebnis eine Reaktion auslöst. Vision-Sensoren und Bildverarbeitungssysteme melden Zählwert und i.O./n.i.O. über Profinet oder EtherNet/IP direkt in das Prozessabbild der SPS, die daraus Freigabe, Stopp oder Ausschleusung ableitet und beim Produktwechsel das Prüfprogramm vorwählt. In einfacheren Anlagen hat sich das Hochzählen über digitale Ausgänge bewährt: Der Sensor meldet jedes erkannte Teil, die Steuerung summiert, und beim Behälterwechsel setzt ein Reset den Zähler zurück. Wichtig ist, den Behälterwechsel sauber zu erkennen, damit kein Zählwert dem falschen Behälter zugeschrieben wird.

Zur Integrationsplanung gehört auch die Festlegung, was bei Abweichung geschieht: nachfüllen am Platz, ausschleusen zur Nacharbeit oder nur melden und dokumentieren. Und nach der Mengenbestätigung stellt sich die nächste Statusfrage des Materialflusses, nämlich ob der Bereitstellplatz für den nächsten Behälter frei ist; sie beantwortet der Beitrag "Stellplatz, Fachbelegung und Stapelhöhe automatisch erkennen".

Häufige Fragen

F Wie zählt man Teile im KLT automatisch?

Bildbasiertes Zählen bewertet das ganze Bildfeld statt einzelner Punkte. Das Werkzeug AI Count im AI-Vision-Sensor der Modellreihe IV4 zählt die Objekte auch dann, wenn die Teile ohne feste Lage im Behälter liegen. Der Zählwert und die i.O./n.i.O.-Bewertung gehen direkt an die Steuerung.

F Wie erkennt man eine Doppelbelegung im Tray?

Eine Doppelbelegung fällt weder der Waage noch einer Punktabfrage zuverlässig auf. Bildauswertung bewertet jedes Nest einzeln als leer, einfach oder doppelt belegt, und das Werkzeug AI Identify im AI-Vision-Sensor der Modellreihe IV4 meldet auch verdrehte Teile als eigenen Fehlerfall. Bei einzelnen Nestpositionen bestätigt alternativ ein Höhenvergleichssensor die Belegung über die Höhe.

F Wie prüft man doppellagige Trays mit transparentem Inlay?

Eine Kamera von oben sieht nur die oberste Lage, und transparente Inlays liefern kaum Kontrast. Bewährt haben sich die lagenweise Prüfung beim Bestücken oder Entnehmen sowie die Bewertung über das Höhenprofil, etwa mit einem 3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000. Eine fehlende Lage erscheint dann als Höhenabweichung, unabhängig vom Kontrast.

F Sollte auf der Palette oder je Behälter gezählt werden?

Die Prüfung auf der Palette erfasst mit einem Bildfeld bis etwa 1,0 x 1,2 m viele Behälter auf einmal, kann aber nur einlagige, offene Bestückung bewerten. Die Prüfung je Behälter nach der Entnahme erkennt zusätzlich Doppelbelegung und Verdrehung und sitzt direkt vor dem Verbrauchsort. In der Praxis werden beide Punkte oft gestaffelt kombiniert.

F Wie kommt der Zählwert in die SPS?

Vision-Sensoren und Bildverarbeitungssysteme melden Zählwert und Bewertung über Profinet oder EtherNet/IP in das Prozessabbild, und die Programmvorwahl je Behältertyp läuft über dieselbe Schnittstelle. In einfacheren Anlagen zählt die Steuerung über digitale Ausgänge hoch und setzt den Zähler beim Behälterwechsel zurück. Die saubere Erkennung des Behälterwechsels ist dabei die wichtigste Voraussetzung.

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