Kartons depalettieren: so arbeitet die 3D-Kamera in der Zelle

Depalettieren ist der umgekehrte Palettierprozess: Ein Roboter nimmt Kartons von einer Palette und übergibt sie an eine Linie oder ein Lagersystem. Anders als beim Palettieren kennt die Anlage die Lage der Kartons nicht, denn kein Stapel gleicht dem anderen. Genau dafür braucht die Depalettierzelle eine 3D-Kamera. Dieser Beitrag erklärt dir, wie die Objekterkennung arbeitet, aus welchen Bausteinen die Zelle besteht und wann sich die Automatisierung rechnet.

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Warum Depalettieren schwieriger ist als Palettieren

Beim Palettieren baut der Roboter den Stapel selbst auf. Position und Orientierung jedes Kartons sind der Steuerung bekannt, weil sie aus dem Palettenmuster folgen. Beim Depalettieren kommt der Stapel aus dem Lager oder vom Lieferanten. Die Anlage kennt weder die exakte Lage der Kartons noch deren Abmessungen mit Sicherheit.

4 Abweichungen machen das Depalettieren anspruchsvoller:

1. Schiefe Stapel. Kartons rutschen auf dem Transportweg. Ein Lagenbild, das im Mustereditor definiert wurde, stimmt mit der realen Lage nur noch ungefähr überein.
2. Wechselnde Kartonformate. Wechselnde Lieferanten und Produkte bringen unterschiedliche Abmessungen auf einer Palette oder von Palette zu Palette.
3. Zwischenlagen. Karton- oder Kunststofflagen zwischen den Schichten müssen erkannt und separat abgelegt werden, sonst greift der Roboter die Zwischenlage statt des Kartons.
4. Unbekannte Resthöhen. Nach Teilentnahmen oder beim Umschichten fehlt die Information, wie hoch der Reststapel wirklich ist.

Eine starr programmierte Zelle scheitert an diesen Abweichungen. Sie greift daneben, zieht Zwischenlagen an oder erzeugt Stillstände, die ein Mitarbeiter von Hand auflösen muss. Ohne Bildverarbeitung bleibt der Roboter auf sortenreine Paletten mit bekanntem Lagenbild beschränkt. Alles andere bleibt Handarbeit mit schwerem Heben und Zeitdruck.

Was die 3D-Kamera im Depalettierprozess leistet

Die 3D-Kamera ist der Sensor, der aus einem unbekannten Stapel konkrete Greifpunkte macht. Sie erfasst die Oberfläche der Palette als Tiefenbild und liefert der Steuerung Position, Orientierung und Grundfläche jedes sichtbaren Kartons der obersten Lage. Der Roboter plant seinen Griff aus diesen Daten statt aus einem eingelernten Muster.

3 Kennzahlen zeigen, was aktuelle Systeme leisten:

• Erkennungsrate. Der Vision-Hersteller Mech-Mind gibt für seine Depalettier-Lösungen eine Erkennungsrate von über 99 % an, bei einer Lagegenauigkeit von ±5 mm.
• Detektionsgeschwindigkeit. Das 3D-Vision-System PALLOC von SICK detektiert laut Hersteller bis zu 2.000 Kartons pro Stunde.
• Formatflexibilität. Die kamerabasierte Objekterkennung verarbeitet wechselnde Kartonformate, ohne dass jemand die Zelle neu programmiert.

Die Platzierung der Kamera folgt 2 Bauformen. Eine Überkopfkamera erfasst die komplette Lage in einem Bild und liefert die Greifpunkte aller sichtbaren Kartons. Eine Kamera am Roboterarm nimmt die Lage aus einer Scan-Position auf, die der Roboter vor jedem Bildzyklus anfahren muss. Das kostet Taktzeit, spart aber das Kameraportal über der Palette und passt in beengte Zellen. Die Datenblätter des MalocherBot führen beide Varianten als Vision-Optionen.

Die 4 Bausteine einer Depalettierzelle

Eine Depalettierzelle besteht aus 4 Bausteinen, die aufeinander abgestimmt sein müssen:

1. Der Roboter. Reichweite und Nutzlast bestimmen, welche Palettenhöhen und Kartongewichte die Zelle abdeckt. Bei InfectoPharm bewegt ein Industrieroboter vom Typ NACHI MZ25 verpackte Pharmakartons bis 20 kg. Für geringere Höhen und Gewichte kommen auch Cobots infrage.

2. Die 3D-Kamera. Sie liefert die Greifpunkte, die eine programmierte Zelle nicht hat. Das Sortiment führt unter anderem die Mech-Mind-Serie und PALLOC von SICK: PALLOC ist speziell fürs Depalettieren ausgelegt, Mech-Mind liefert dafür eine Lösung aus 3D-Kamera und Software. Kamerasysteme im Marktplatz.

3. Der Greifer. Vakuum-Flächengreifer sind beim Depalettieren von Kartons verbreitet, weil sie unterschiedliche Kartongrößen mit einem Werkzeug abdecken. Der KENOS-Flächengreifer von Piab ist ein typischer Vertreter. Grenzen und Auslegung von Vakuumgreifern auf wechselnden Kartonagen behandelt der Beitrag zu Fehlgriffen nach einem Kartonwechsel.

4. Palettenlift und Software. Ein Palettenlift hebt den Stapel auf eine konstante Arbeitshöhe. Der Roboter spart Fahrwege, und die Zykluszeit kann sinken. Die Software verbindet Kamera, Roboter und Greifer zu einem Prozess und erlaubt dem Bediener, neue Kartontypen als Parametersatz anzulegen, ohne zu programmieren.

Der Durchsatz der Zelle ergibt sich aus dem Zusammenspiel aller 4 Bausteine, nicht aus der Kamera allein. Wie Zykluszeit, Greifer und Palettenwechsel den realen Durchsatz bestimmen, rechnet der Beitrag zum Durchsatz von Palettierrobotern durch.

Praxisbeispiel: Depalettieren bei InfectoPharm

InfectoPharm, ein Pharmaunternehmen aus Heppenheim, depalettiert verpackte Arzneimittel vollautomatisch und übergibt sie an ein automatisiertes Lagersystem. Die Zelle ist ein MalocherBot M, konfiguriert als Depalettierzelle mit den 4 Bausteinen von oben: Industrieroboter NACHI MZ25, Mech-Mind-3D-Kamerasystem, KENOS-Flächengreifer von Piab sowie Palettenlift und Software LUNA OS. Die Inbetriebnahme erfolgte 2025.

Die Mech-Mind-Kamera erfasst Position und Orientierung der Kartons auf der Palette automatisch. Der Roboter entnimmt die Verpackungen und platziert sie paarweise auf Trays, die direkt an das Lagersystem übergeben werden. Ein integrierter Palettenlift reduziert die Roboterbewegungen und ermöglicht kurze Zykluszeiten bei gleichzeitig hoher Prozessstabilität.

Bei InfectoPharm trägt die kamerabasierte Objekterkennung wechselnde Kartonformate ohne Eingriff in die Steuerung. In der regulierten Pharmaproduktion ist das ein Vorteil bei jedem Produktwechsel. Ein zweites Merkmal der Zelle ist der Parallelbetrieb: Die Anlage steht direkt vor der Linie, und manuelles Depalettieren mit einem Schmalz-Vakuumhebesystem bleibt weiterhin möglich. Automatisierung und Handarbeit lassen sich damit kombinieren. Die vollständige Konfiguration mit Spezifikationen steht in der Case Study zu InfectoPharm.

Wann sich das automatische Depalettieren lohnt

Ob sich die Investition in eine Depalettierzelle für dich rechnet, hängt von 3 Hebeln ab:

1. Personal. Manuelles Depalettieren ist schwere, monotone Arbeit. Die Zelle übernimmt den körperlich belastenden Teil, das Personal übernimmt Kontroll- und Nachschubaufgaben. InfectoPharm setzt die frei werdenden Kapazitäten für höherwertige Tätigkeiten ein.
2. Prozesssicherheit. Die Zelle arbeitet reproduzierbar und unabhängig von der Personalsituation. Der Materialfluss in Richtung Lagersystem bleibt konstant, auch bei Krankenstand oder Urlaubszeit.
3. Flexibilität. Wo Kartonformate häufig wechseln, spart die kamerabasierte Erkennung die Umrüstzeiten, die eine starre Zelle bei jedem Wechsel bräuchte.

Als Faustregel für die Prüfung gilt: Mehr Paletten pro Schicht und schwerere Kartons beschleunigen die Amortisation. Häufige Formatwechsel sprechen zusätzlich für die Kamera statt für eine starre Zelle. Eine konkrete Rechnung mit deinen eigenen Zahlen liefert der ROI-Rechner.

Häufige Fragen

Die 6 häufigsten Fragen zum automatischen Depalettieren.

Was ist der Unterschied zwischen Palettieren und Depalettieren?

Beim Palettieren stapelt der Roboter Kartons nach einem bekannten Muster auf einer Palette. Beim Depalettieren nimmt er Kartons von einem Stapel, dessen exakter Aufbau der Anlage unbekannt ist. Depalettieren braucht deshalb eine Bildverarbeitung, die Lage und Orientierung jedes Kartons vor dem Griff erfasst.

Warum braucht eine Depalettierzelle eine 3D-Kamera?

Weil der Stapel aus dem Lager oder vom Lieferanten kommt und die Anlage die Lage der Kartons nicht kennt. Die 3D-Kamera erstellt ein Tiefenbild der Palettenoberfläche und liefert Greifpunkte, Orientierung und Grundfläche der obersten Lage. Ohne Kamera kann der Roboter nur exakt bekannte Stapel abarbeiten.

Was passiert mit Zwischenlagen beim automatischen Depalettieren?

Zwischenlagen aus Karton oder Kunststoff müssen vom Kamerasystem erkannt und vom Roboter separat abgelegt werden. Sonst greift der Roboter die Lage statt des Kartons. Ob ein System Zwischenlagen zuverlässig erkennt, gehört in den Greifversuch mit realen Paletten.

Kann eine Depalettierzelle wechselnde Kartonformate verarbeiten?

Ja, wenn sie mit kamerabasierter Objekterkennung arbeitet. Die Kamera vermisst jeden Karton im Tiefenbild, eine Neuprogrammierung bei Formatwechsel entfällt. Neue Kartontypen legt der Bediener in der Software an, ohne Programmieraufwand.

Wie schnell depalettiert ein Roboter?

Der Durchsatz hängt von Zykluszeit, Greifer, Stapelformat und Palettenwechsel ab, nicht von der Kamera allein. Für die Detektion selbst nennt SICK eine hohe Reserve: Das 3D-Vision-System PALLOC detektiert laut Hersteller bis zu 2.000 Kartons pro Stunde.

Lässt sich automatisches und manuelles Depalettieren kombinieren?

Ja. Die Zelle bei InfectoPharm steht direkt vor der Linie, und manuelles Arbeiten mit einem Vakuumhebesystem bleibt parallel möglich. Diese Konstellation eignet sich für Standorte, die Spitzen abfedern oder die Automatisierung schrittweise einführen wollen.