CN113358177A - 一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法 - Google Patents

一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，属于宠物喂养领域。针对现猫砂余量检测精度低且结构复杂的问题，本发明提供一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，包括以下步骤：猫砂盆为空仓时，利用距离传感器测得距离为L0；猫砂盆内放置猫砂，距离传感器测得初始猫砂的距离为L1；距离传感器测得实时剩余猫砂的距离为L2；计算出初始猫砂与猫砂盆底部之间的距离H1；剩余猫砂与猫砂盆底部之间的距离H2，将H1与H2分别转换为垂直距离h1和h2；根据公式计算初始猫砂的体积V1和剩余猫砂体积V2；计算剩余猫砂体积所占百分比。本发明测量步骤简单且测量精度高，无需复杂设备，节省成本。

Description

一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法
技术领域
本发明属于宠物喂养辅助领域，更具体地说，涉及一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法。
背景技术
如今，随着宠物的普及化发展，越来越多的人喜欢养护宠物。而宠物猫由于其良好的生活习性与乖巧的性格得到了多数人的喜爱。但由于宠物猫对排便有着特殊要求，如果不及时清理猫砂盆，宠物猫便不能正常的在猫砂盆里排便，可能会另寻地方排便，造成一定的污染以及增加清理粪便的工作量。目前，也有对猫砂盆内猫砂余量进行检测的应用，方便饲养人能够及时知道猫砂余量，继而保证宠物猫的正常排便。但是现有的对猫砂余量进行检测的装置大都结构复杂且耗时繁琐，并且容易受到外界的干扰发生变形或损坏，继而影响测量结果，在增加成本的同时工作效率得不到有效提高。
如中国专利申请号CN202011262910.9，公开日为2021年2月19日，该专利公开了一种猫砂盆猫砂余量检测方法，先称重得到空机器和空集便仓时的机器重量和集便仓重量，然后采用称重计算的方法计算出放入猫砂以后机器总重量，通过多次求平均值，最终得到放入猫砂后机器总重量，然后通过称重计算的方法求平均值，计算出集便仓中有猫咪排泄物时的集便仓总重量，然后用放入猫砂后机器总重量减去集便仓中有猫咪排泄物时的集便仓的总重量，再减去空机器时的机器总重量，再加上空集便仓时的总重量，最终得到内仓内的实时猫砂余量。该专利的不足之处在于：猫砂的余量检测需依靠多组称重，耗时繁琐，工作效率低。
又如中国专利申请号CN201210416251.9，公开日为2013年2月20日，该专利公开了一种洗衣机洗涤剂余量检测及显示方法，其包括控制器读取洗涤剂盒内的温度传感器电阻值，根据该电阻值计算得到一个延迟时间，延迟以后才读取模拟量液位传感器的液位电阻值，再以液位电阻值为依据控制显示单元的对应显示。其中显示单元至少有两个，其中至少有一个是低液位报警显示。该专利的不足之处在于：测量精度不准确，容易受到外界环境的干扰。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有猫砂盆内猫砂余量检测精度低且结构复杂的问题，本发明提供一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法。本发明测量步骤简单且测量精度高，无需复杂设备，节省成本。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，包括以下步骤：
S1：当猫砂盆为空仓时，在猫砂盆的上方利用距离传感器测得猫砂盆的底部距离；
S2：猫砂盆内放置初始猫砂，初始猫砂在猫砂盆内呈铺平状态，所述距离传感器测得球形仓中初始猫砂的距离；
S3：随着猫砂的不断减少，剩余猫砂在猫砂盆内呈铺平状态，距离传感器测得实时球形仓中剩余猫砂的距离；
S4：计算出初始猫砂与猫砂盆底部之间的距离；剩余猫砂与猫砂盆底部之间的距离，随后分别转换为垂直距离；
S5：根据猫砂盆的形状，运用相应的公式分别计算初始猫砂的体积和剩余猫砂体积；
S6：计算剩余猫砂体积所占百分比。
更进一步的，所述猫砂盆为球形仓，具体包括以下步骤：
S1：当球形仓为空仓时，在球形仓的上方利用距离传感器测得球形仓的底部最低点的距离为L0；
S2：球形仓内放置初始猫砂，初始猫砂在球形仓内呈铺平状态，所述距离传感器测得球形仓中初始猫砂的距离为L1；
S3：随着猫砂的不断减少，剩余猫砂在球形仓内呈铺平状态，距离传感器测得实时球形仓中剩余猫砂的距离为L2；
S4：计算出初始猫砂与球形仓的底部最低点之间的距离H1＝L0-L1；剩余猫砂与球形仓的底部最低点之间的距离H2＝L0-L2，随后将H1与H2分别转换为垂直距离h1和h2；
S5：根据球缺体积公式分别计算初始猫砂的体积V1和剩余猫砂体积V2；
S6：计算剩余猫砂体积所占百分比。
更进一步的，所述距离传感器设置在球形仓的底部最低点的正上方。
更进一步的，距离传感器与初始猫砂所在平面之间的距离为10～100cm。
更进一步的，距离传感器为TOF传感器，且TOF传感器中的照射光线朝向猫砂。
更进一步的，所述TOF传感器中照射光线的发射口与竖直线呈不大于35°设置。
更进一步的，所述球形仓内还设有温湿度传感器，温湿度传感器包括温湿度采集模块，通信模块和控制芯片，温湿度采集模块和通信模块均分别与控制芯片电连接，通信模块与显示器电连接。
更进一步的，温湿度传感器还包括报警模块，报警模块与控制芯片电连接。
更进一步的，温湿度传感器还包括电源模块，电源模块分别与温湿度采集模块、通信模块、控制芯片电连接。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过距离传感器分别测量猫砂盆没无猫砂、初始猫砂以及剩余猫砂三种状态下的距离，从而得到初始猫砂以及剩余猫砂的厚度；由于球形仓呈球形，且初始猫砂以及剩余猫砂均呈平面设置在球形仓内，因此根据球缺体积公式计算得到初始猫砂与剩余猫砂的体积，随后即得到剩余猫砂所占百分比，饲养人可根据剩余猫砂所占百分比的大小决定是否添加猫砂，从而保证宠物猫的顺利排便，整个方法操作简单快捷，只需一个距离传感器即可实现剩余猫砂量的检测，效率高的同时极大节省成本，并且干扰小，精度高；
(2)本发明将距离传感器设置在球形仓底部最低点的正上方，即距离传感器发射的激光垂直照向球形仓底部最低点以及垂直照向猫砂所在平面，这样测得的距离即为垂直距离，无需在进行垂直距离的转换，节省计算时间的同时也方便距离传感器的安装与固定；同时对距离传感器与初始猫砂所在平面之间的距离做出进一步限定，避免过大或过小所带来的测量不准确的问题，进一步保证测量精度；
(3)本发明采用TOF传感器，该距离传感器结构简单且具有较高的精度，为猫砂的余量测量结果提供保障；同时对TOF传感器中发射的光线进行角度限定，方便TOF传感器安装的同时保证光线能够照射到球形仓底部的最低点，减小测量误差从而提高测量精度；
(4)本发明还同时在球形仓内设有温湿度传感器，对球形仓内的空间进行温度和湿度的在线测量，并且将通信模块设置在温湿度传感器内部，节省与外界通信模块连接的大量电线，节省成本；并且还设有报警模块，能够及时提醒人员清理球形仓，保证宠物猫的顺利排便，且内置电源模块提供正常工作的电量，保证各个模块能够持久进行工作，减小维修成本。
附图说明
图1为距离传感器测量示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，包括以下步骤：
S1：当猫砂盆为空仓时，在猫砂盆的上方利用距离传感器测得猫砂盆的底部距离；
S2：猫砂盆内放置初始猫砂，初始猫砂在猫砂盆内呈铺平状态，所述距离传感器测得球形仓中初始猫砂的距离；
S3：随着猫砂的不断减少，剩余猫砂在猫砂盆内呈铺平状态，距离传感器测得实时球形仓中剩余猫砂的距离；
S4：计算出初始猫砂与猫砂盆底部之间的距离；剩余猫砂与猫砂盆底部之间的距离，随后分别转换为垂直距离；
S5：根据猫砂盆的形状，运用相应的公式分别计算初始猫砂的体积和剩余猫砂体积；
S6：计算剩余猫砂体积所占百分比。
本发明通过结合猫砂盆的形状，计算出猫砂盆内装初始猫砂时初始猫砂的体积，然后随着初始猫砂的不断减小，计算出实时剩余猫砂的体积，继而根据剩余猫砂体积所占百分比的大小判断猫砂的是否加入，保证了宠物猫的正常排便生活，继而减轻饲养人的工作量。整个方法操作简便，无需复杂的设备进行使用，在保证测量精准度的同时节约了成本，具有较高的使用前景。
实施例1
如图1所示，一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，具体的，在本实施例中猫砂盆为球形仓，结构规则且计算方便，无需复杂的转换公式，提高工作效率，在本实施例中包括以下步骤：
S1：当球形仓为空仓时即当盛放猫砂的球形仓为空不盛放任何猫砂时，在球形仓的上方利用距离传感器测得球形仓的底部最低点的距离为L0；具体的，在本实施例中将距离传感器设置在球形仓的底部最低点的正上方，使得距离传感器发射的光线呈垂直射入球形仓底部的最低点，这样的设置使得该距离传感器所测得的距离即为垂直距离，方便后期的公式计算，节省时间，无需在进行垂直距离的转换，且方便距离传感器的安装与固定；同时值得说明的是，当该距离传感器固定后便不再移动位置，在该位置进行后续步骤；
S2：球形仓内放置初始猫砂，初始猫砂的量根据球形仓的规格进行设置；初始猫砂在球形仓内呈铺平状态，在这里值得说明的是：初始猫砂放置在球形仓后，将初始猫砂在球形仓空间内进行铺平，铺平的初始猫砂形成一个初始平面，而距离传感器即检测这个平面内的初始猫砂到距离传感器的距离，所述距离传感器测得球形仓中初始猫砂的距离为L1；
S3：随着猫砂的不断减少，剩余猫砂在球形仓内呈铺平状态，此处的铺平状态与步骤S2中相同即剩余猫砂在球形仓内铺平形成一个剩余平面，无论是初始猫砂还是剩余猫砂在球形仓内呈铺平状态可以通过人工实现也可以通过猫砂盆实现，由于其在现有技术中较为常见，且不属于本发明的核心改进点，因此不再详细赘述。距离传感器即检测这个平面内的剩余猫砂到距离传感器的距离；距离传感器测得实时球形仓中剩余猫砂的距离为L2；
S4：计算出初始猫砂即初始平面与球形仓的底部最低点之间的距离H1＝L0-L1；剩余猫砂即剩余平面与球形仓的底部最低点之间的距离H2＝L0-L2，随后将H1与H2分别转换为垂直距离h1和h2；由于在本实施例中距离传感器设置在球形仓的底部最低点的正上方，因此所测得的距离均为垂直距离，所以H1＝h1；H2＝h2；
S5：根据球缺体积公式分别计算初始猫砂的体积V1和剩余猫砂体积V2；具体的，初始猫砂体积为：
Figure BDA0003117539990000051
剩余猫砂体积：
Figure BDA0003117539990000052
该公式中R为球形仓的半径；由于初始猫砂和剩余猫砂在球形仓内呈铺平的一个状态，其具有初始平面和剩余平面，而球形仓为一个球体，因此可以运用球缺体积公式进行求取初始猫砂的体积和剩余猫砂的体积；
S6：计算剩余猫砂体积所占百分比，具体的，剩余猫砂所占百分比
Figure BDA0003117539990000053
本发明通过距离传感器分别检测球形仓没无猫砂时、有初始猫砂以及剩余猫砂三种状态下到距离传感器的距离，从而得到初始猫砂以及剩余猫砂的厚度，又将初始猫砂以及剩余猫砂在球形仓内形成平面化设置，巧妙的运用球缺体积公式对初始猫砂以及剩余猫砂的体积进行一个运算求取，随后得到剩余猫砂体积的所占百分比，通过该数值即可让饲养人决定是否添加猫砂，从而保证宠物猫的顺利排便。整个猫砂余量检测方法操作简便，且只需一个距离传感器即可实现剩余猫砂量的检测，效率高的同时极大节省成本，并且不掺杂其他复杂的设备，不易受到外界环境的干扰，干扰小从而测量的精度高，测量的精度可达到小于3mm。
实施例2
基本同实施例1，为了进一步保证测量的精度，在本实施例中优选的，将距离传感器与初始猫砂所在平面之间的距离为10～100cm。由于在测量球形仓便固定距离传感器的位置，因此可在球形仓没有装猫砂时做一个初始猫砂的标记，随后只需将初始猫砂加到该标记处即可。对距离传感器与初始猫砂所在平面之间的距离做出进一步限定，避免两者之间距离过小距离传感器检测无法检测；二者之间距离过大距离传感器容易受到干扰的问题，进一步保证测量结果的精准度。且在本实施例中距离传感器为TOF传感器，该距离传感器结构简单且具有较高的精度，为猫砂的余量测量结果提供保障。且TOF传感器中的照射光线朝向猫砂。
同时为了在保证测量精度的基础上进一步扩大距离传感器的安装范围，在本实施中所射光线与竖直线之间的夹角呈不大于35°设置，角度过大或过小均会影响测量结果，角度过大时在提高安装成本的同时影响测量精度，容易受干扰。在本实施例中将距离传感器与竖直线之间呈35°设置，因此h1＝H1*cos 35°；h2＝H2*cos 35°；同时初始猫砂体积为：
Figure BDA0003117539990000054
剩余猫砂体积：
Figure BDA0003117539990000061
实施例3
基本同实施例2，为了进一步保证猫砂盆里面剩余猫砂的量和宠物猫的正常排便生活，在本实施例中球形仓内还设有温湿度传感器，温湿度传感器进一步对猫砂余量的检测起到辅助作用，在温湿度传感器与距离传感器的结合下保证猫砂余量检测的精准性；同时避免距离传感器发生损坏无法检测的问题出现，提供双重保障，对猫砂盆内的猫砂能够实时检测，进一步保证宠物猫的正常生活以及减轻饲养人的劳动强度。
具体的，本实施例中的温湿度传感器包括温湿度采集模块，通信模块和控制芯片，温湿度采集模块和通信模块均分别与控制芯片电连接，通信模块与显示器电连接。通信模块为基于蜂窝的窄带物联网NB-IOT通信模块，温度采集模块在控制芯片的控制下采集温湿度数据，同时控制芯片控制通信模块输出温湿度数据并在显示器上显示出来。本实施例中的温湿度传感器内置通信模块，避免以往需采用与无线通信模块通过设置串口用以连接两个装置导致连接线材多，同时也增加了温湿度传感器的成本。同时将控制芯片选用PIC单片机，PIC单片机效率高，功能也可以自由定义还可以灵活的适应不同的控制要求，同时使得温湿度传感器内部的电路小巧，从而节省空间。更进一步的，温湿度传感器还包括报警模块，报警模块与控制芯片电连接，当温湿度采集模块检测的数据反馈到控制芯片时，如果其数据低于其设定值，其控制芯片控制报警模块工作，以提醒人员及时清理球形仓，保证宠物猫的顺利排便。同时在温湿度传感器中还包括电源模块，电源模块分别与温湿度采集模块、通信模块、控制芯片电连接，电源模块为其提供电量，用以保持各个部件能够长时间稳定正常的工作，提高工作效率。在此值得说明的是，由于其温湿度传感器在现有技术中应用的较为广泛，因此不再本发明中详细赘述其结构以及工作原理。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：当猫砂盆为空仓时，在猫砂盆的上方利用距离传感器测得猫砂盆的底部距离；
S2：猫砂盆内放置初始猫砂，初始猫砂在猫砂盆内呈铺平状态，所述距离传感器测得球形仓中初始猫砂的距离；
S3：随着猫砂的不断减少，剩余猫砂在猫砂盆内呈铺平状态，距离传感器测得实时球形仓中剩余猫砂的距离；
S4：计算出初始猫砂与猫砂盆底部之间的距离；剩余猫砂与猫砂盆底部之间的距离，随后分别转换为垂直距离；
S5：根据猫砂盆的形状，运用相应的公式分别计算初始猫砂的体积和剩余猫砂体积；
S6：计算剩余猫砂体积所占百分比。
2.根据权利要求1所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：所述猫砂盆为球形仓，具体包括以下步骤：
S1：当球形仓为空仓时，在球形仓的上方利用距离传感器测得球形仓的底部最低点的距离为L0；
S2：球形仓内放置初始猫砂，初始猫砂在球形仓内呈铺平状态，所述距离传感器测得球形仓中初始猫砂的距离为L1；
S3：随着猫砂的不断减少，剩余猫砂在球形仓内呈铺平状态，距离传感器测得实时球形仓中剩余猫砂的距离为L2；
S4：计算出初始猫砂与球形仓的底部最低点之间的距离H1＝L0-L1；剩余猫砂与球形仓的底部最低点之间的距离H2＝L0-L2，随后将H1与H2分别转换为垂直距离h1和h2；
S5：根据球缺体积公式分别计算初始猫砂的体积V1和剩余猫砂体积V2；
S6：计算剩余猫砂体积所占百分比。
3.根据权利要求1所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：所述距离传感器设置在球形仓的底部最低点的正上方。
4.根据权利要求3所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：距离传感器与初始猫砂所在平面之间的距离为10～100cm。
5.根据权利要求1或2所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：距离传感器为TOF传感器，且TOF传感器中的照射光线朝向猫砂。
6.根据权利要求5所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：所述TOF传感器中照射光线的发射口与竖直线呈不大于35°设置。
7.根据权利要求1所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：所述球形仓内还设有温湿度传感器，温湿度传感器包括温湿度采集模块，通信模块和控制芯片，温湿度采集模块和通信模块均分别与控制芯片电连接，通信模块与显示器电连接。
8.根据权利要求7所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：温湿度传感器还包括报警模块，报警模块与控制芯片电连接。
9.根据权利要求7或8所述的一种提高测量猫砂盆中猫砂余量精度的方法，其特征在于：温湿度传感器还包括电源模块，电源模块分别与温湿度采集模块、通信模块、控制芯片电连接。
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