Ladungsträger und Palette prüfen: Schrägstellung, Ausrichtung und Vollständigkeit sicher erkennen

Ein Fehler von wenigen Millimetern am Anfang der Kette kann eine ganze Logistikstrecke lahmlegen. Stellt ein Staplerfahrer einen Ladungsträger leicht schief auf die Mutterpalette, sitzt der Träger auf einem höheren Steg auf, und was zunächst harmlos aussieht, blockiert später das Hochregallager. Ähnlich verhält es sich mit einer verdrehten Umverpackung, einer falsch orientierten Palette oder einer leeren Palette, die ein Greifer für beladen hält. Dieser Beitrag zeigt, wie Sie die Lage eines Ladungsträgers vor dem nächsten Prozessschritt prüfen, welche Prüfaufgaben typisch sind und wie sich mehrere Lichtschranken durch einen einzigen Sensor ersetzen lassen. Das Bestimmen des Greifpunkts beim Ent- und Bestapeln behandelt der Hauptartikel dieses Themenfelds, hier geht es allein um die Frage, ob Palette und Ladungsträger korrekt und vollständig stehen.

Wichtige Punkte im Überblick

Ein schief abgestellter Ladungsträger sieht zunächst harmlos aus, blockiert aber später das Hochregallager, weshalb seine Lage schon vor dem nächsten Prozessschritt geprüft werden muss.
Hinter dem Sammelbegriff Lageprüfung stecken mehrere Fragen: die Schrägstellung, die Verdrehung und Ausrichtung sowie die Vollständigkeit einschließlich der Erkennung einer leeren Palette.
Für die Schrägstellung spannt das System aus den obersten Punkten über die vier Ecken eine Ebene und prüft deren Winkel gegen die Solllage: Ein Höhenunterschied von etwa 10 mm muss dabei sicher aufgelöst werden.
Ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 ersetzt mehrere einzelne Lichtschranken durch ein Gerät, erkennt Schrägstellung, Verdrehung und leere Palette und senkt so den Verdrahtungsaufwand.
Das Lage- und Vollständigkeitssignal geht rechtzeitig über Profinet an die SPS, damit ein schiefer oder leerer Träger ausgeschleust oder gestoppt wird, bevor er das Hochregallager erreicht.

Warum die Lage des Ladungsträgers über den ganzen Materialfluss entscheidet

In der Intralogistik wird die Prüfung der Trägerlage oft unterschätzt, weil sie keinen sichtbaren Mehrwert am Produkt erzeugt. Ihr Nutzen zeigt sich erst, wenn sie fehlt. In dokumentierten Anwendungen lässt sich ein großer Teil der Störungen im Logistikprozess auf eine Fehlpositionierung des Ladungsträgers zurückführen, und schon die zuverlässige Erkennung dieses einen Fehlers hebt die Quote der störungsfrei durchlaufenden Paletten spürbar an.

Die Auslöser für ein solches Projekt wiederholen sich über die Betriebe hinweg:

Ein Ladungsträger wird schief auf der Mutterpalette abgestellt und sitzt auf einem höheren Steg auf, statt plan aufzuliegen.
Eine Palette steht mit Spiel auf einem Wagen oder auf der Fördertechnik, sodass ihre Lage von Durchlauf zu Durchlauf schwankt.
Eine leere Palette läuft in eine Station, in der ein Greifer eine beladene Palette erwartet.
Ein Werkstückträger ist nicht vollständig oder falsch bestückt, bevor der eigentliche Prozess startet.

Das Anwendungsspektrum reicht vom Ladungsträger auf der Mutterpalette über Tablare auf Paletten und Werkstückträger an der Montagelinie bis zur leeren Palette unter dem Greifer. So verschieden die Objekte sind, die Frage ist stets dieselbe. Sitzt der Träger dort, wo der Folgeprozess ihn erwartet, und ist er so, wie er sein soll.

Typische Prüfaufgaben: Schrägstellung, Verdrehung, falsche Ausrichtung, leere Palette

Vor der Technikauswahl lohnt es, die konkrete Prüfaufgabe klar zu benennen, denn hinter dem Sammelbegriff Lageprüfung stecken mehrere unterschiedliche Fragen.

Die häufigste ist die Schrägstellung. Geprüft wird, ob der Ladungsträger plan auf der Mutterpalette aufliegt oder auf einem höheren Steg aufsitzt und dadurch verkippt. Schon eine geringe Kippung entscheidet darüber, ob die Palette später sauber eingelagert werden kann.

Eine zweite Frage ist die Ausrichtung. In der Anwendungspraxis muss ein System erkennen, ob die kurze oder die lange Seite der Umverpackung zum Sensor zeigt, weil sich daraus die Bestückung und damit die Orientierung der Palette ableiten lässt. Hinzu kommt die reine Verdrehung, also der Drehwinkel des Trägers gegenüber seiner Solllage.

Die dritte Frage betrifft die Vollständigkeit. Dazu gehört die Erkennung einer leeren Palette, bevor ein Greifer ins Leere fasst, und die Kontrolle, ob alle Behälter einer Lage vorhanden sind. Auf einer Palette liegen je nach Format vier oder fünf Behälter pro Lage, und es kommt vor, dass einer fehlt. Wer diese Fälle früh unterscheidet, spezifiziert den passenden Sensor und vermeidet ein System, das an einer angebrochenen Lage scheitert.

Ebene über vier Ecken: Kippung und Höhenunterschied sicher erkennen

Für die Schrägstellung hat sich ein einfaches Prinzip bewährt. Das System erfasst die obersten Punkte über die vier Ecken des Ladungsträgers und spannt daraus eine Ebene. Diese Ebene wird auf ihren Winkel geprüft. Liegt sie plan, sitzt der Träger korrekt, kippt sie über eine festgelegte Schwelle hinaus, liegt eine Schrägstellung vor.

Entscheidend ist die Auflösung in der Höhe. In dokumentierten Anwendungen muss ein Höhenunterschied von etwa 10 mm sicher aufgelöst werden, weil genau in dieser Größenordnung ein Träger auf einem Steg aufsitzt. Gleichzeitig ist die Spanne der zulässigen Absoluthöhen groß. Zwischen einem niedrig und einem hoch beladenen Ladungsträger können mehrere hundert bis über tausend Millimeter liegen, in realen Projekten etwa von knapp 300 mm bis über 1700 mm. Der Sensor muss diese Höhenvarianz abdecken und trotzdem den kleinen Kippunterschied auflösen.

Häufig lässt sich die Prüfung nicht von oben lösen, weil dort kein Bauraum ist oder die Palette schon von einem anderen System belegt wird. Dann wird seitlich oder von unten geprüft. Diese Blickrichtung sollten Sie früh festlegen, weil sie über Sensorwahl, Montage und erreichbare Genauigkeit mitentscheidet.

Ein Sensor statt vieler Lichtschranken: der pragmatische Einstieg

Viele Stationen prüfen die Trägerlage heute mit mehreren Lichtschranken, die jede für sich nur ein Anwesenheitssignal liefern. Das erfordert viel Verdrahtung, mehrere Montagepunkte und eine aufwendige Justage, und trotzdem bleibt die Aussage grob.

Ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 ersetzt in vielen Fällen mehrere dieser Lichtschranken durch ein einziges Gerät. Er erkennt die Schrägstellung, die Verdrehung, eine falsche Ausrichtung und eine leere Palette und gibt ein klares Ergebnis aus, ohne dass tiefe Bildverarbeitungskenntnisse nötig sind. Der Verdrahtungsaufwand sinkt, und mit einem Gerät lassen sich zusätzliche Merkmale wie der Drehwinkel oder die allgemeine Palettenlage mit abfragen.

Wo nur ein einfaches Anwesenheits- und Lagesignal über eine größere Distanz gebraucht wird, kann auch ein Allzweck-Lasersensor der Modellreihe LR-T genügen, der einen Messabstand von 60 bis 5.000 mm abdeckt. Diese pragmatische Lösung hat ihre Grenzen, und die sollten Sie offen benennen. Sehr große Bildfelder, stark schwankende Oberflächen oder eine Kippung, die sich nur über feine Höhenunterschiede zeigt, verlangen mehr als einen kompakten Sensor. Genau dafür gibt es die nächste Stufe.

Große Ladungsträger und hohe Stapel: Bildfeld und Arbeitsabstand beherrschen

In der Logistik ist das Bildfeld selten klein. Große Lastaufnahmemittel erreichen Kantenlängen von mehr als zwei Metern, und der Sensor muss den ganzen Träger im Blick behalten. Bildfeld und erreichbare Genauigkeit hängen dabei direkt zusammen, denn ein sehr großes Sichtfeld erlaubt keine beliebig feine Auflösung. Für die Lageprüfung ist das meist unkritisch, weil die Toleranzen eher grob sind, die Zuverlässigkeit aber hoch sein muss.

Zwei Punkte entscheiden über ein stabiles Ergebnis:

Oberflächen und Beleuchtung berücksichtigen. Dunkle Kunststoffträger, glänzende Folien und wechselnde Druckbilder erschweren die Erkennung. In der Anwendungspraxis hat sich eine All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS mit Nah-Infrarot-Beleuchtung und automatischer Fokus- und Sichtfeldanpassung bewährt, weil sie auch bei schwierigen Oberflächen ein stabiles Bild liefert und die Höhenvarianz großer Träger abdeckt.
Kippung als Höhenmerkmal behandeln, wo der Grauwert nicht ausreicht. Zeigt sich die Schrägstellung vor allem als Höhenunterschied über die Ecken, liefert ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 die passende Größe, sofern Arbeitsabstand und Höhenspanne im Messbereich des gewählten Messkopfs liegen, weil er die Ebene aus dem Höhenprofil aufspannt statt aus dem Kontrastbild.

Ein Polarisationsfilter kann glänzende Umverpackungen entschärfen, wenn Reflexe die Kantenerkennung stören. Welche Kombination trägt, entscheidet der Test am realen Träger, nicht das Datenblatt.

Ergebnis an SPS und Fördertechnik: Blockaden im Hochregallager vermeiden

Der Wert der Prüfung entsteht erst, wenn das Ergebnis rechtzeitig in die Anlage zurückfließt. Das Lage- und Vollständigkeitssignal geht über Profinet, EtherNet/IP oder TCP/IP an die Steuerung, in der Logistik meist über Profinet an die SPS.

Entscheidend ist der Zeitpunkt. Erkennt das System eine Schrägstellung oder eine leere Palette, muss der Träger ausgeschleust oder die Fördertechnik gestoppt werden, bevor er weiterläuft. So verhindern Sie, dass ein schiefer Ladungsträger überhaupt erst ins Hochregallager gelangt und dort eine Blockade auslöst. Ein sauber definiertes Signal, das zwischen korrekt, schief, falsch ausgerichtet und leer unterscheidet, ist dabei mehr wert als ein reines Gut-Schlecht-Bit.

Für die Umsetzung in Bestandsanlagen zählt die Integrierbarkeit. In realen Projekten übernimmt der Anlagenbauer oder ein externer Integrator die Anbindung, und der Sensor muss sich in die vorhandene Steuerungswelt einfügen. Klären Sie früh, wer die Inbetriebnahme verantwortet und über welche Schnittstelle das Ergebnis läuft. So wird aus der Lageprüfung ein verlässlicher Baustein im Materialfluss statt einer nachträglich aufgesetzten Insellösung.

Häufige Fragen

F Wie erkennt ein Sensor, ob ein Ladungsträger schief steht?

Das System erfasst die obersten Punkte über die vier Ecken des Ladungsträgers und spannt daraus eine Ebene, deren Winkel es gegen eine Solllage prüft. Kippt die Ebene über eine festgelegte Schwelle, gilt der Träger als schief. In dokumentierten Anwendungen muss dabei ein Höhenunterschied von etwa 10 mm sicher aufgelöst werden, weil ein Träger schon in dieser Größenordnung auf einem Steg aufsitzt.

F Kann ein Sensor mehrere Lichtschranken ersetzen?

Ja, das ist in der Praxis ein häufiger Auslöser für den Umstieg. Ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 prüft Schrägstellung, Verdrehung, Ausrichtung und leere Palette mit einem Gerät und ersetzt so mehrere einzelne Lichtschranken samt ihrer Verdrahtung. Der Aufwand für Montage und Justage sinkt, und zusätzliche Merkmale wie der Drehwinkel lassen sich mit demselben Sensor abfragen.

F Wie erkennt das System eine leere Palette?

Die Erkennung einer leeren Palette ist eine Vollständigkeitsprüfung, die vor dem Greifen erfolgt. Das System prüft, ob auf der erwarteten Ebene tatsächlich Behälter liegen, und meldet eine leere oder unvollständige Palette, bevor der Greifer ins Leere fasst. So werden Fehlgriffe und Kollisionen vermieden, auch wenn einmal ein Behälter einer Lage fehlt.

F Welche Höhenunterschiede muss die Prüfung abdecken?

Die Prüfung muss zwei sehr verschiedene Größen gleichzeitig beherrschen. Der feine Kippunterschied liegt bei etwa 10 mm, während die absolute Beladehöhe großer Träger von wenigen hundert Millimetern bis über tausend Millimeter reicht. Der Sensor braucht also eine große Tiefenschärfe und muss innerhalb dieser Spanne trotzdem den kleinen Höhenunterschied auflösen.

F Über welche Schnittstelle kommt das Prüfergebnis in die Anlage?

Das Lage- und Vollständigkeitssignal wird über gängige Schnittstellen wie Profinet, EtherNet/IP oder TCP/IP an die Steuerung übergeben, in der Logistik meist über Profinet an die SPS. Wichtig ist, dass das Ergebnis rechtzeitig vorliegt, damit ein schiefer oder leerer Träger ausgeschleust oder gestoppt werden kann, bevor er das Hochregallager erreicht.

F Worin unterscheidet sich die Lageprüfung vom Greifen beim Depalettieren?

Bei der Lageprüfung geht es um die Frage, ob Palette und Ladungsträger korrekt und vollständig stehen, also um ein Freigabe- oder Stoppsignal vor dem eigentlichen Prozess. Beim Depalettieren geht es dagegen um den Greifpunkt jedes einzelnen Gebindes in X, Y und Z. Beide Aufgaben treten oft an derselben Palette auf, nutzen aber unterschiedliche Auslegung und werden deshalb bewusst getrennt behandelt.

Weiterführende Artikel

Übergeordnete Themenseite: Automatisierung und Identifikation in Lager und Logistik: Der Überblick für Intralogistik-Verantwortliche

Übergeordnete Themenseite: Positionierung und Ausrichtung: Lage, Drehlage und Koordinaten sicher an Roboter, Achse und Prozess übergeben

Hauptartikel zum Thema: Depalettieren und Palettieren mit Bildverarbeitung: Greifpunkt und Lage über die ganze Palette bestimmen

Weiterer Artikel im Thema: Pakete und Kartons vermessen und positionieren: Länge, Breite, Höhe und Lage in einem Schritt

Weiterer Artikel im Thema: Position am Förderband an den Roboter übergeben: Greifen, Ablegen und Bearbeiten in Bewegung

Weiterer Artikel im Thema: Labels und Codes auf der Palette finden und lesen: Position und Inhalt in einem Schritt