También depende del tamaño de la caja, si el sensor (es decir, el sensor de proximidad) puede detectar piezas de 1 cm de ancho, pero se pueden colocar en una caja, por ejemplo, 20x20x20cm, lo más probable es que no lo detecte.
El enfoque de "alarma de automóvil" no funcionaría porque perciben movimiento o vibración, no presencia.
Hay sensores "volumétricos" para este tipo de propósitos (generalmente el volumen medido pertenece a un fluido), pero son muy costosos (y para este propósito sería como matar una hormiga con una ametralladora)
El enfoque más simple que se me ocurre, son los sensores de proximidad múltiples, ubicados en puntos específicos dentro de la caja, para cubrir la mayoría de las posibilidades y conectar las salidas en serie (si son NC) o en paralelo (si están NO).
Respecto al sensor en sí mismo, puede buscar un sensor de proximidad que funcione con luz, ultrasonido, tal vez sensores capacitivos. (es decir, los sensores inductivos no funcionarían porque solo detectan objetos metálicos).
Espero que esto ayude.