3D-Kamera für die Depalettierung: Auswahl und Schnittstellen

Eine 3D-Kamera für die Depalettierung liefert Tiefenbild und Punktwolke. Den Karton erkennen, die Greifpose berechnen und den Griff ausführen muss die Software mit dem Roboter. Für die Auswahl zählen deshalb vor allem drei Fragen: Deckt das Sichtfeld die Palette über die gesamte Stapelhöhe ab? Reicht die Auflösung pro Pixel für die Spalte zwischen den Kartons? Und welche Daten und Koordinaten gehen an die Greifplanung? Dieser Beitrag beantwortet die Fragen anhand der Herstellerunterlagen von Vzense/Goermicro (Datenblätter, SDK, Anwendungsseite), einer Abdeckungsrechnung und einer Checkliste für das Projekt.

Palettieren, Depalettieren, Palettenerkennung: Welche Aufgabe soll die Kamera lösen?

Zuerst die Aufgabe festlegen, dann die Kamera auswählen. „Palettieren und Depalettieren“ meint mindestens drei verschiedene Bildverarbeitungsaufgaben, und jede stellt andere Anforderungen.

Wie groß der Unterschied ist, zeigt die Forschung. Ein Ansatz der Universität Parma erkennt Kartons bekannter Größe in der obersten Lage einer Palette bekannter Höhe mit einem industriellen ToF-Sensor¹. Ein zweites System derselben Gruppe kombiniert eine fest montierte 3D-ToF-Kamera mit einer 2D-Kamera an der Roboterhand (Eye-in-Hand)². Sortenreine Lagen mit bekannten Abmessungen sind also eine andere Aufgabe als gemischte Paletten (Mixed Case).

Auch der Hersteller unterscheidet so: Seine Palettiersoftware ist laut Goermicro auf Kartons, weiche Beutel und Säcke optimiert³. Für andere Objektklassen braucht es deshalb eigene Tests. Halten Sie im Lastenheft fest, ob die Lagen sortenrein sind, ob die Maße der Kartons vorab bekannt sind und ob auch Beutel oder Säcke vorkommen.

Was liefert die 3D-Kamera, was die Software, was der Roboter?

Die Kamera liefert Messdaten, keine Greifbefehle. Diese Aufteilung sollten Angebot, Pflichtenheft und Abnahme abbilden:

1. Tiefenaufnahme3D-Kamera

   Tiefenbild (16 bit), IR-Bild, optional RGB; Trigger per Hardware-Eingang oder Software

2. PunktwolkeSDK

   Umrechnung Tiefenbild → 3D-Punkte im Kamerakoordinatensystem; Intrinsik/Extrinsik aus dem Gerät

3. Erkennung/SegmentierungVision-Software

   Einzelne Kartons, Spalte, Lagen

4. GreifposeVision-Software

   Greifpunkt + Orientierung (Kamerakoordinaten)

5. KoordinatentransformationHand-Auge-Kalibrierung

   Kamera → Roboterbasis/Werkzeug

6. Greifplanung/AusführungRobotersteuerung + Greifer

   Anfahrt, Kollisionsfreiheit, Ablage

Belegt ist für die einzelnen Glieder Folgendes:

• Kamera (Schritt 1): Die DS86/DS87 geben laut Spezifikation „16bit(depth)+8bit(IR)+JPEG(RGB)“ aus⁴. Die SDK-Header definieren den Tiefenframe mit 16 bit pro Pixel in Millimetern⁵. Für Hardware- und Software-Trigger gibt es im SDK eigene Funktionen⁶. Die DS62/DS63 haben einen externen Trigger-Eingang (0–24 V)⁷.
• SDK (Schritt 2): Die Funktion scConvertDepthFrameToPointCloudVector wandelt einen Tiefenframe in Weltkoordinaten-Punkte um⁸. Intrinsische und extrinsische Kameraparameter lassen sich aus dem Gerät auslesen⁹.
• Software (Schritte 3–5): Hand-Auge-Kalibrierung, Objekterkennung und Greifpunktberechnung ordnet Goermicro seiner GUI-Palettiersoftware zu, nicht der Kamera¹⁰.
• Roboter (Schritt 6): Bahnplanung, Greifer und Sicherheit liegen beim Roboter- bzw. Zellenintegrator. Die Herstellerunterlagen beschreiben dafür keine Funktionen der Kamera.

Wichtig für die Bewertung: Goermicro nennt in einem Vergleich bis zu 1.000 Kartons pro Stunde für ein 3D-ToF-Robotersystem¹¹. Das ist eine Herstellerangabe zum Gesamtsystem ohne veröffentlichte Randbedingungen (Stand: 28.10.2026). Aus der Bildrate der Kamera lässt sich kein Zellentakt ableiten, denn Roboterbewegung, Greifen und Ablage bestimmen die Zykluszeit mit.

Welche Vzense-Kamera passt zur Depalettierung? Die Datenblätter im Vergleich

Für Kartons mit festem Kameraabstand kommen die CW-iToF-Serie DS und die Pulse-iToF-Serie NYX infrage. Beide führt Goermicro auf seiner Anwendungsseite zum Palettieren und Depalettieren als zugehörige Produkte¹². Unterschiede gibt es bei Messbereich, Bildrate, Sichtfeld und Schutzart:

Alle Modelle haben laut Hersteller zusätzlich eine RGB-Kamera mit 1600×1200 Pixeln⁴⁷¹³. Der Betriebstemperaturbereich ist jeweils mit −20 °C bis 50 °C angegeben⁴⁷¹³.

Was die Tabelle nicht sagt:

• Genauigkeit: Für die DS-Serie nennt der Hersteller eine absolute Genauigkeit besser als 1 % und eine relative Genauigkeit von etwa 0,5 %¹⁴. Messbedingungen (Abstand, Zielmaterial, Mittelung) veröffentlichen die Produktseiten nicht¹⁴⁴⁷¹³. Rein rechnerisch entspricht 1 % in 2 m Abstand 20 mm. Ob das für Ihre Greiftoleranz reicht, zeigt erst ein Test mit Originalware.
• Bildrate: Bei 15 fps (DS86/DS87) und 30 fps (DS62/DS63, NYX) geht es um die Aufnahme, nicht um Kartons pro Stunde (siehe oben).
• Schutzart: Für Kamerapositionen am Roboterkopf oder in staubiger Umgebung kommen DS87 und NYX660 mit IP67 infrage, DS62/DS63 mit IP65⁴⁷¹³. Goermicro selbst verweist für staub- und wassergeschützte Varianten auf die DS87¹⁵.
• Abweichungen auf den Herstellerseiten: Bei DS86 und NYX650 nennen einzelne Produktkarten andere Werte (z. B. IP45 bzw. 30 fps) als die Spezifikationstabelle. Maßgeblich sind die Tabellen und das aktuelle Datenblatt. Prüfen Sie diese Werte vor der Bestellung (Stand: 28.10.2026).

Sichtfeld, Arbeitsabstand, Montagehöhe: Deckt die Kamera die Palette ab?

Bei fester Montage über der Palette ist meist nicht die Abdeckung die Grenze, sondern die Auflösung pro Pixel in der untersten Lage. Die Rechnung dazu ist einfach. Die Breite des Bildfelds im Abstand d beträgt 2·d·tan(Sichtfeld/2), die Pixelgröße auf dem Objekt ist diese Breite geteilt durch 640 (horizontal) bzw. 480 (vertikal).

Bezugsgröße ist die EPAL-Europalette mit 1.200 × 800 mm Grundfläche und 144 mm Höhe¹⁶. Die folgende Tabelle ist aus den Sichtfeldangaben der Datenblätter⁴⁷¹³ berechnet, ohne Linsenverzeichnung und Randabschattung:

Was daraus folgt:

1. Abdeckung: Schon ab etwa 1,2–1,3 m Abstand passt eine Europalette mit 200 mm Rand je Seite ins Bildfeld der 67°-Modelle (1,6 m Breite / 1,32 ≈ 1,21 m; 1,2 m Tiefe / 0,93 ≈ 1,29 m). Die Zahlen sind aus⁴ und¹⁶ berechnet.
2. Stapelhöhe: Die Kamera muss die oberste Lage der vollen Palette und die unterste Lage scharf erfassen. Bei 1,3 m Abstand zur obersten Lage und 1,5 m Ladehöhe liegt die unterste Lage bei rund 2,8 m. Die Pixelgröße wächst dann von etwa 2,7 mm auf etwa 5,8 mm (berechnet aus⁴). Beide Abstände müssen im Arbeitsbereich liegen: 0,15–5 m bei DS, 0,3–4,5 m bei NYX¹⁴¹³.
3. Spaltbreite: Ist der Spalt zwischen zwei Kartons kleiner als wenige Pixel, kann die Segmentierung ihn nicht sicher aus der Tiefe trennen. Dann helfen ein kleinerer Abstand, ein engeres Sichtfeld (z. B. DS62), die Kamera am Roboter oder ein zusätzliches 2D-Bild. Den letzten Weg geht das Parma-System mit einer Eye-in-Hand-2D-Kamera². Welche Spaltbreite Ihre Software noch trennt, hängt vom Algorithmus ab und muss im Test bestimmt werden.
4. Montage am Roboterkopf oder fest: Goermicro nennt die Montage direkt am Roboterkopf als häufige Variante¹⁷. Am Roboter sinkt der Abstand und steigt die Auflösung, dafür braucht jede Aufnahme eine Roboterpose plus Hand-Auge-Kalibrierung, und Kabel sowie Schutzart werden wichtig. Fest über der Zelle braucht die Kamera keine Roboterbewegung zur Aufnahme. Dafür kann der Greifer bei der Aufnahme im Bild sein und Bereiche verdecken. Die Aufnahme sollte dann erfolgen, wenn der Roboter das Bildfeld verlassen hat.

Folie, Glanz, dunkle Kartons, Umgebungslicht: Was ist belegt, was muss getestet werden?

Für schwierige Oberflächen gibt es bisher nur Herstelleraussagen und keine öffentlichen Messbedingungen. Diese Fälle gehören deshalb als Prüfpunkte in den Test mit Originalware.

Der Hersteller beschreibt einen Kunden aus der Logistik, der die Kameras seit mehreren Jahren für die Depalettierung einsetzt²¹. Das ist eine Fallstudie des Herstellers mit nicht genannten Randbedingungen. Sie ersetzt keine Prüfung mit Ihren Kartons, Ihrer Folie und Ihrem Licht.

Schnittstellen und Koordinatensysteme: Was müssen Kamera, Vision-Software und Roboter austauschen?

Unterscheiden Sie drei Ebenen: die physische Verbindung der Kamera, die Datenausgabe der Software und die Koordinatenkonvention des Roboters. Für die ersten beiden gibt es Herstellerunterlagen. Die dritte legt das Projekt fest.

1. Kameraverbindung. Alle betrachteten Modelle kommunizieren über Gigabit-Ethernet und RS485⁴⁷¹³. PoE+ haben nur DS87 und NYX660, die anderen brauchen 12–24 V DC⁴¹³.

2. SDK und Plattformen. Das ScepterSDK unterstützt die Modelle NYX650/660, NYX310/320, DS86/87, DS77, DS63 und DS62 jeweils ab einer bestimmten Firmware. Plattformen sind Windows 10/11, Ubuntu (x86_64) und Arm-Linux (AArch64)²². Laut chinesischer Projektbeschreibung des Repositorys bietet es C/C++, Python und C# und unterstützt ROS und ROS2²³. Ein GUI-Werkzeug zum Anzeigen, Testen und Bewerten der Geräte steht ebenfalls bereit²⁴. Die AArch64-Unterstützung erlaubt den Betrieb auf ARM-Rechnern direkt an der Zelle. Ob ein bestimmter Embedded-Rechner reicht, entscheidet die Vision-Software, nicht die Kamera.

3. Koordinaten. Die Punktwolke liegt im Kamerakoordinatensystem vor⁸. Der Roboter braucht die Greifpose in seinem Basis- oder Werkzeugkoordinatensystem. ISO 9787 definiert Roboterkoordinatensysteme und Bewegungsbezeichnungen „zur Unterstützung von Ausrichtung, Prüfung und Programmierung“²⁵. Klären Sie mit dem Integrator schriftlich:

Checkliste: Welche Angaben braucht eine Machbarkeitsbewertung?

Wer diese Liste vollständig ausfüllt, bekommt eine belastbare Bewertung statt einer allgemeinen Produktempfehlung. Die Punkte ergeben sich aus den Abschnitten oben.

Objekte

• ☐ Kartonmaße (min./max.), Gewicht, Anteil Beutel oder Säcke³
• ☐ Oberflächen: bedruckt, dunkel, glänzend, Folie oder Umreifung¹⁵
• ☐ Sortenreine oder gemischte Lagen; sind die Maße vorab bekannt?¹
• ☐ Musterteile oder Fotos und Tiefenaufnahmen für den Test

Palette und Stapel

• ☐ Palettentyp (z. B. EPAL 1.200 × 800 mm¹⁶), maximale Ladehöhe
• ☐ Kleinste Spaltbreite zwischen Kartons, Zwischenlagen, Folienreste

Roboter und Greifer

• ☐ Hersteller, Modell, Steuerung, Koordinatenkonvention²⁵
• ☐ Greifer (Vakuum, Zange), Greiffläche, zulässige Positions- und Winkeltoleranz
• ☐ Kamera fest oder am Roboter¹⁷

Einbau und Umgebung

• ☐ Mögliche Montagehöhe, Abstand zur obersten und untersten Lage (siehe Abdeckungstabelle)
• ☐ Licht am Standort, Tore, Staub/Feuchte (Schutzart IP42 / IP65 / IP67⁴⁷¹³)
• ☐ Rechner für die Vision-Software: Betriebssystem, x86 oder ARM²²

Ziele und Abnahme

• ☐ Taktziel der Zelle (Kartons/h) als Systemziel, nicht als Kameraparameter¹¹
• ☐ Abnahmekriterien: Erkennungs- und Griffquote auf vereinbartem Testmuster, Fehlerbehandlung

Wie Eckstein bei Kamera und Projekt unterstützt

Eckstein vertreibt Vzense-3D-Kameras, darunter die NYX650 mit 640×480 Tiefenauflösung, 30 fps und IP42²⁶. Produktverfügbarkeit und Bedingungen finden Sie im Eckstein-Shop. Für Projekte mit Bedarf über die Kamera hinaus, etwa Anwendungsbewertung, Anbindung an Rechner und Robotersteuerung oder Hardware wie Schnittstellenplatinen, bietet Eckstein Engineering an. Der Leistungsumfang wird je Projekt vereinbart. Herstellerangaben, Fallstudien und Testergebnisse in diesem Beitrag stammen von Goermicro/Vzense und sind als solche gekennzeichnet. Wenn Sie die Checkliste ausgefüllt haben, schicken Sie sie über das Kontaktformular.

Quellen

1. Parma IRC 2020: ToF-Erkennung von Kartons bekannter Größe in oberster Lage einer Palette bekannter Höhe (abgerufen 28.10.2026)
2. Parma ETFA 2020: feste 3D-ToF-Kamera plus Eye-in-Hand-2D-Kamera für Depalettierung (abgerufen 28.10.2026)
3. Algorithmen auf Kartons, weiche Beutel und Säcke optimiert (abgerufen 28.10.2026)
4. DS86/DS87: 640×480, max. 15 fps, ToF-FOV 67°×50°, Ausgabe 16bit depth+8bit IR+JPEG, 1000M Ethernet & RS485, DS87 PoE+ und IP67, DS86 IP42, −20…50 °C (abgerufen 28.10.2026)
5. Tiefenframe 16 bit pro Pixel in Millimetern (abgerufen 28.10.2026)
6. SDK-Funktionen für Hardware- und Software-Trigger (abgerufen 28.10.2026)
7. DS62/DS63: 0,15–5 m, 1 %, 30 fps, FOV 55°×42° bzw. 67°×50°, GigE/RS485, IP65, externer Trigger-Eingang (abgerufen 28.10.2026)
8. SDK-Funktion wandelt Tiefenframe in Punktwolke (Weltkoordinaten) um (abgerufen 28.10.2026)
9. Intrinsik und Extrinsik aus dem Gerät auslesbar (abgerufen 28.10.2026)
10. Hand-Auge-Kalibrierung, Objekterkennung und Greifpunktberechnung sind Funktionen der GUI-Palettiersoftware (abgerufen 28.10.2026)
11. Herstellerangabe Gesamtsystem: bis zu 1.000 Kartons pro Stunde (abgerufen 28.10.2026)
12. Anwendungsseite nennt NYX- und DS-Serie als zugehörige Produkte (abgerufen 28.10.2026)
13. NYX650/660: 0,3–4,5 m, 1–2 %, 640×480, 30 fps, FOV 70°×50°, 1000M Ethernet & RS485, NYX650 IP42, NYX660 IP67 und PoE+ (abgerufen 28.10.2026)
14. DS-Serie: Messbereich 0,15–5 m; absolute Genauigkeit besser als 1 %, relativ ca. 0,5 %; ohne Messbedingungen (abgerufen 28.10.2026)
15. Goermicro nennt transparente Schrumpffolie, glänzende Flächen und dunkle Kartons als Problemfälle; DS87 als IP67-Variante (abgerufen 28.10.2026)
16. EPAL-Europalette 800 × 1.200 × 144 mm (abgerufen 28.10.2026)
17. Kamera häufig direkt am Roboterkopf montiert (abgerufen 28.10.2026)
18. ToF filtert laut Hersteller Geisterdaten von Kunststofffolie (abgerufen 28.10.2026)
19. Konsistente Tiefendaten bei schwachem Licht und an hellen Ladetoren (Herstelleraussage) (abgerufen 28.10.2026)
20. NYX Pulse-iToF: Fremdlichtfestigkeit bis 100K Lux (Herstelleraussage) (abgerufen 28.10.2026)
21. Herstellerfallstudie: Logistikhersteller nutzt die Kameras seit Jahren für Depalettierung (abgerufen 28.10.2026)
22. ScepterSDK unterstützt NYX- und DS-Modelle sowie Windows 10/11, Ubuntu x86_64, Arm-Linux AArch64 (abgerufen 28.10.2026)
23. ScepterSDK: C/C++, Python, C#; Unterstützung ROS, ROS2 (chinesische Projektbeschreibung) (abgerufen 28.10.2026)
24. ScepterGUITool zum Anzeigen, Testen und Bewerten der Geräte (abgerufen 28.10.2026)
25. ISO 9787 definiert Roboterkoordinatensysteme zur Unterstützung von Ausrichtung, Prüfung, Programmierung (abgerufen 28.10.2026)
26. Eckstein-Shop führt die Vzense NYX650 (abgerufen 28.10.2026)