Pakete und Kartons vermessen und positionieren: Länge, Breite, Höhe und Lage in einem Schritt

In der Logistik reicht das reine Maß eines Pakets oft nicht aus. Wer einen Karton für die Verpackung, die Lagerung oder die Übergabe an einen Roboter erfassen will, braucht meist beides zugleich, die Abmessung und den Ort. Länge, Breite und Höhe entscheiden, ob das Paket in den vorgesehenen Karton oder das Fach passt, die Position entscheidet, wo der Greifer zufasst oder wie das Lagerverwaltungssystem den Platz plant. Dieser Beitrag zeigt, wie Bildverarbeitung Volumen und Lage in einem einzigen Schritt erfasst, warum große Höhenunterschiede und dunkle Oberflächen die eigentliche Hürde sind und wie Sie Maß und Position an Roboter, Portal oder Warehouse-Management-System übergeben. Die reine Identifikation eines Codes bleibt außen vor, dazu finden Sie einen eigenen Beitrag.

Wichtige Punkte im Überblick

In der Logistik reicht das reine Maß eines Pakets selten aus: Gefragt sind Abmessung und Ort zugleich, also Länge, Breite und Höhe zusammen mit der Position in einer einzigen Messung.
Vor der Sensorwahl wird die Ausgabe genau beschrieben: die Abmessung mit einer geforderten Genauigkeit von häufig etwa 2 bis 3 mm, die Position auf Band oder Palette und Zusatzdaten wie Spurnummer und Zeitstempel.
Die eigentliche Hürde liegt nicht im Maß, sondern in der Szene: eine große Höhenvarianz von wenigen hundert Millimetern bis etwa zwei Meter sowie dunkle Kartons und glänzende Folien.
Die Sensorwahl richtet sich nach Bewegung und Höhe: ein Laser-Profilsensor auf der Scanlinie am Band, ein Laser-Snapshot-Sensor im Stillstand und ein vollwertiges Bildverarbeitungssystem für große Bildfelder und variantenreiche Pakete.
Maß und Position werden über Profinet, EtherNet/IP oder TCP/IP an Roboter, Portal und Lagerverwaltungssystem übergeben, oft an mehrere Empfänger zugleich, weshalb das Datenformat früh festzulegen ist.

Wo Dimensionierung und Position in der Logistik zusammenfallen

Die Aufgabe taucht an sehr unterschiedlichen Stellen des Materialflusses auf, folgt aber stets demselben Muster. Ein Karton läuft über ein Förderband und soll für die passende Umverpackung vermessen werden, bevor er in die Verpackungsanlage übergeht. Ein Gebinde steht auf einer Palette und muss von einem Roboter gegriffen werden, wozu neben dem Maß auch die Position in X, Y und Z gebraucht wird. Selbst ein Schüttkegel in einer Grube fällt in dieses Muster, wenn sein Höhenprofil und seine Lage verfolgt werden müssen.

Der gemeinsame Nenner ist leicht zu übersehen. Gefragt ist nicht das Maß allein und nicht die Position allein, sondern beides in einer Messung. In dokumentierten Anwendungen scheitern Projekte oft daran, dass ein System nur die Abmessung liefert, die nachgelagerte Anlage aber wissen muss, wo das Paket liegt und wie es gedreht ist. Wer beide Größen von Anfang an zusammendenkt, spart eine zweite Erfassung und vermeidet Übergabefehler zwischen zwei Systemen.

Volumen und Lage über Band und Palette: die Aufgabe definieren

Vor der Sensorwahl steht die genaue Beschreibung der Ausgabe. In der Praxis setzt sie sich aus mehreren Teilen zusammen, die nicht immer alle gebraucht werden.

Abmessung: Länge, Breite und Höhe, teils ergänzt um das daraus berechnete Volumen. Häufig genügt eine Genauigkeit von etwa 2 bis 3 mm auf Maß und Position, entscheidend ist die Wiederholbarkeit über alle Formate.
Position: der Ort des Pakets auf dem Band oder der Palette in X und Y, bei gestapelten Gebinden zusätzlich in Z, teils ergänzt um eine Verschlusskante oder eine Drehlage für den Greifer.
Zusatzdaten: eine Spur- oder Bereichsnummer, ein Zeitstempel für die Rückverfolgbarkeit und gegebenenfalls eine Vollständigkeitsaussage.

Die Formatspanne ist groß. Auf einer Linie laufen kleine Kartons neben großen, und beide müssen mit demselben Aufbau sicher erfasst werden. Wo mehrere Spuren nebeneinander laufen, kommt die Spurzuordnung hinzu. Es lohnt, früh festzulegen, welche dieser Größen der Folgeprozess wirklich braucht, denn eine reine Volumenmessung ohne Position stellt ganz andere Anforderungen als eine kombinierte Ausgabe für die Roboterführung.

Große Höhenunterschiede und dunkle Oberflächen beherrschen

Die eigentliche Schwierigkeit liegt selten im Maß selbst, sondern in den Bedingungen der Szene. Zwei Punkte tauchen in den Projektunterlagen immer wieder auf.

Der erste ist die Höhenvarianz. Auf einer Palette oder einem Band reichen die Objekthöhen von wenigen hundert Millimetern bis zu etwa zwei Metern. Das System muss diese Spanne mit ausreichender Tiefenschärfe abdecken und darf am flachen Paket ebenso wenig scheitern wie am hohen Stapel. Wird die Höhe über ein großes Bildfeld gemessen, muss die Auflösung in Z über die gesamte Spanne tragfähig bleiben.

Der zweite Punkt sind die Oberflächen. Dunkle Kartons schlucken Licht, glänzende Folien werfen es gerichtet zurück, und wechselnde Druckbilder erzeugen scheinbare Kanten. Ein System, das am hellen Musterkarton gut misst, kann am dunklen oder folierten Paket versagen. Deshalb gehören Beleuchtung und Tiefenschärfe zusammen ausgelegt, und im Test müssen das größte und das dunkelste Paket dabei sein, nicht nur der Durchschnittsfall.

Laserprofil, Laser-Snapshot oder Kamera: die Sensorwahl

Für die kombinierte Erfassung von Maß und Position stehen mehrere Techniken bereit, die sich in Aufnahmeprinzip und Einsatzfeld unterscheiden.

2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000: Läuft das Paket über ein Band, liefert der Laser-Profilsensor auf der Scanlinie sowohl die Abmessung als auch die Position, während das Objekt vorbeiwandert. Er ist stark, wo eine Bewegung ohnehin vorhanden ist und die Höhe präzise gebraucht wird.
3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000: Steht das Paket still oder soll es ohne Verfahrbewegung erfasst werden, nimmt der Sensor die Szene in einer statischen 3D-Aufnahme auf und gibt Maß und Lage aus dem Höhenbild aus.
High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G: Wo über ein großes Bildfeld dimensioniert wird, mehrere Prüfschritte zusammenkommen oder dunkle und variantenreiche Pakete sicher beherrscht werden müssen, bietet sie die nötige Werkzeugtiefe.
All-in-One Kamera der Modellreihe VS: Für eine kombinierte Position und Messung mit überschaubarem Einrichtungsaufwand eignet sich eine All-in-One Kamera mit integrierter AI, besonders wenn die Höhe eine untergeordnete Rolle spielt und die Lage in der Ebene im Vordergrund steht.

Die Entscheidung sollte am realen Paket fallen. Ein Merkmal, das im Grauwertbild kaum zu fassen ist, kann in der Höhe deutlich hervortreten, und umgekehrt trägt bei sehr flachen Objekten das Kamerabild mehr als das Höhenprofil.

Position und Maß an Roboter, Portal und WMS übergeben

Die erfasste Kombination aus Koordinaten und Abmessungen ist nur so nützlich wie ihre Übergabe. Sie läuft über Profinet, EtherNet/IP oder TCP/IP an den jeweiligen Empfänger.

Drei Empfänger sind typisch. Ein Greifer oder Roboter bekommt Position und gegebenenfalls Drehlage, um das Paket sicher zu fassen. Ein Portal erhält die Ablageposition, um es an den richtigen Platz zu setzen. Und das Lagerverwaltungssystem bekommt die Abmessungen und das Volumen, um Lagerplatz und Verpackung zu planen. Häufig werden mehrere dieser Empfänger gleichzeitig bedient, sodass dasselbe Messergebnis unterschiedlich formatiert weitergereicht wird.

Für die Rückverfolgbarkeit lohnt ein sauberes Datenformat. In dokumentierten Anwendungen werden neben den Maßen auch eine Spur- oder Bereichsnummer und ein Zeitstempel ausgegeben, teils zunächst nur als Protokolldatei. Legen Sie früh fest, welche Felder in welcher Reihenfolge übergeben werden und welches System die führende Rolle hat, damit die Schnittstelle nicht zum Nadelöhr der Inbetriebnahme wird.

Von der Einzelmessung zur robusten Serie

Ein Aufbau, der ein einzelnes Musterpaket sauber vermisst, ist noch keine Serienlösung. Der Weg dahin führt über einen Test, der die volle Vielfalt der Anwendung abbildet.

Stellen Sie deshalb reale Pakete in allen Formaten und Oberflächen bereit, ausdrücklich auch das größte, das flachste und das dunkelste Exemplar. Erst an diesen Grenzfällen zeigt sich, ob Bildfeld, Auflösung und Beleuchtung tragen. Prüfen Sie die Taktzeit über den ungünstigsten Fall, denn ein dunkler oder sehr hoher Karton braucht oft mehr Belichtung und damit mehr Zeit als der Durchschnitt.

Aus dem Testergebnis entstehen die Auslegungsdaten. Kameraposition, Arbeitsabstand, Bildfeld, Beleuchtung, die geforderte Genauigkeit und die Schnittstelle gehören ins Lastenheft, ebenso die Frage, welche Empfänger Maß und Position erhalten. So wird aus einer gelungenen Einzelmessung eine Lösung, die auch bei voller Variantenvielfalt und im geforderten Takt stabil bleibt.

Häufige Fragen

F Kann eine Kamera Länge, Breite, Höhe und Position gleichzeitig erfassen?

Ja, genau das ist der Kern dieser Aufgabe. Ein 3D-fähiges System erfasst die drei Abmessungen und die Lage eines Pakets in einem Schritt und gibt beides gemeinsam aus. So entfällt eine zweite Erfassung, und die nachgelagerte Anlage bekommt Maß und Ort aus derselben Messung, ohne dass zwei Systeme aufeinander abgestimmt werden müssen.

F Welche Genauigkeit ist bei der Dimensionierung von Kartons erreichbar?

In der Anwendungspraxis liegt die geforderte Genauigkeit auf Maß und Position häufig bei etwa 2 bis 3 mm. Wichtiger als der reine Zahlenwert ist die Wiederholbarkeit über alle Formate und Oberflächen. Welcher Wert tatsächlich erreichbar ist, hängt von Bildfeld, Arbeitsabstand und Beleuchtung ab und sollte im Test mit realen Paketen verifiziert werden.

F Wie geht das System mit dunklen Kartons und glänzenden Folien um?

Dunkle Oberflächen schlucken Licht und glänzende Folien werfen es gerichtet zurück, weshalb Beleuchtung und Tiefenschärfe passend ausgelegt werden müssen. Ein 3D-Verfahren, das über die Höhe misst, ist gegenüber dem Druckbild oft robuster als eine reine Grauwertauswertung. Im Test müssen das dunkelste und das am stärksten spiegelnde Paket enthalten sein, damit die Auslegung den ungünstigsten Fall abdeckt.

F Welcher Sensor eignet sich für die Vermessung auf dem Förderband?

Läuft das Paket über ein Band, liefert ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 auf der Scanlinie Maß und Position, während das Objekt vorbeiwandert. Steht das Paket still, eignet sich ein 3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000 für die statische 3D-Aufnahme. Für große Bildfelder und anspruchsvolle Dimensionierung kommen Bildverarbeitungssysteme der Modellreihen CV-X und XG-X in Frage.

F Wie kommen Maß und Position ins Lagerverwaltungssystem?

Die Abmessungen, das Volumen und die Position werden über Profinet, EtherNet/IP oder TCP/IP an den jeweiligen Empfänger übergeben, für das Lagerverwaltungssystem meist als Datensatz mit Maßen, Spur- oder Bereichsnummer und Zeitstempel. Häufig werden Roboter, Portal und WMS gleichzeitig bedient, sodass dasselbe Messergebnis unterschiedlich formatiert weitergereicht wird. Das Datenformat sollte früh festgelegt werden.

F Reicht ein 2D-System für die Paketvermessung aus?

Ein 2D-System erfasst Länge und Breite sowie die Lage in der Ebene, kann aber die Höhe über ein großes Bildfeld nicht auflösen. Sobald das Volumen oder ein Stapel mit variierender Höhe eine Rolle spielt, wird eine 3D-fähige Technik gebraucht. Sind die Objekthöhen dagegen konstant und nur Länge, Breite und Position gefragt, kann eine All-in-One Kamera der Modellreihe VS ausreichen.

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