[0001] 本实用新型属于宠物用具技术领域，特别涉及一种能够自动添加猫砂的猫砂盆。

[0002] 猫砂是饲主为其饲养的猫用来掩埋粪便和尿液的物体，有较好的吸水性，一般会与猫砂盆(或称猫厕所)一并使用，将适量的猫砂倒于猫砂盆内，受过训练的猫当需要排泄时便会走进猫砂盆内进行排泄。

[0003] 现有的猫砂盆的结构都较为简单，一般都为一个顶部加砂口的方形塑料盆，这种猫砂盆在使用的过程中会出现一些问题，一方面是猫砂每隔一段时间就需要添加的问题，而添加的量基本上都是依靠伺主目测添加，这种添加方法不精确，一旦猫砂添加过少猫咪的排泄物很有可能粘到猫砂盆的底部，难以清理；另外，猫咪在猫砂盆中排泄后，由于其爱干净天性，会翻动猫砂对排泄物进行覆盖，但这具有随机性，无法保证能够完全覆盖，导致在粪便收集时容易造成对猫砂盆二次污染，影响内部的洁净程度，使猫咪将对猫砂盆将产生抵触，影响猫咪下一次使用猫砂盆排泄的兴趣。实用新型内容

[0004] 针对上述问题，本实用新型提供了一种能够自动添加猫砂的猫砂盆，包括主体、底座、传感器组件、报警装置、加砂装置、显示装置和控制模块；所述主体置于所述底座上，所述主体内设置有一第一腔体，所述传感器组件和所述加砂装置均置于所述第一腔体内，且所述传感器组件置于所述第一腔体顶部；所述显示装置和所述报警装置置于所述主体外部；所述控制模块置于所述主体内；所述传感器组件包括一发射端和接收端，所述发射端与所述接收端位置相对应且依次排列；所述发射端前端安装有一波浪镜，所述接收端前端安装有一滤光片。

[0005] 进一步的，所述加砂装置包括第一移动模块、第二移动模块和第三移动模块；所述第一移动模块包括第一导轨、第一滑块和第一电机，所述第一滑块置于所述第一导轨上，所述第一导轨一侧与所述第一电机连接；所述第二移动模块包括第二导轨、第二滑块和第二电机，所述第二滑块置于所述第二导轨上，所述第二导轨一侧与所述第二电机连接；所述第三移动模块包括第三导轨、第三滑块和第三电机，所述第三滑块置于所述第三导轨上，所述第三导轨一侧与所述第三电机连接；所述第三导轨一端与所述第一滑块连接，所述第三导轨另一端与所述第二滑块连接；所述加砂模块置于所述第三滑块上。

[0006] 进一步的，所述加砂模块包括一第四电机、加砂仓和面板，所述面板置于所述第三滑块上并与所述第三滑块连接；所述面板上设置有两沿所述面板竖直方向位置相对应的第四导轨和第五导轨，所述第四导轨一端与所述第四电机连接，所述第四导轨另一端连接一限位件；所述第四导轨上套设有一第四滑块，所述第五导轨上设置有第五滑块，所述加砂仓置于所述第五滑块上并与所述第五滑块连接，所述第四滑块一端与所述加砂仓连接；所述加砂仓底部连接有一控制开关，所述控制开关一端与所述第四电机连接；所述加砂仓顶部设置有一加砂口，所述加砂口用于人工添加猫砂。

[0007] 进一步的，所述底座内设置有一第二腔体，所述第二腔体分别与所述第一腔体和所述底座外部相对通；所述底座内设置有一猫砂放置箱，且所述猫砂放置箱限位于所述第二腔体内；所述加砂装置置于所述猫砂放置箱上方。

[0008] 进一步的，所述第一腔体内壁环绕设置有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，且所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽和所述第四凹槽首尾相连并对通；所述第一移动模块置于所述第一凹槽内，所述第二移动模块置于所述第三凹槽内，所述第三移动模块置于所述第四凹槽内；所述第一移动模块与所述第二移动模块的位置相对应。

[0009] 进一步的，所述传感器组件为dToF传感器组件，所述发射端采用VCSEL芯片，所述接收端采用SPAD芯片；所述发射端的照射光线朝向猫砂。

[0010] 进一步的，所述主体上设置有一开口，所述开口与所述第一腔体相对通；所述第一腔体内壁位于所述开口一侧设置有一感应装置；所述开口内设置有一挡板，所述挡板一端与所述开口铰接；所述挡板采用透明材质制成。

[0011] 进一步的，所述主体上还设置有一台阶，所述台阶置于所述开口下方；所述台阶上设置有防滑纹。

[0012] 进一步的，所述主体上还设置有控制按键，所述控制按键与所述控制模块电性连接。

[0013] 进一步的，所述底座内设置有一充电接口和一电池，所述充电接口和所述电池均与所述控制模块电性连接。

[0014] 本实用新型的有益效果是：

[0015] 1、通过传感器组件采集猫砂放置箱内的猫砂分布情况，能准确得出猫砂投放补充位置坐标，加砂装置根据坐标信息移动到相应位置进行投料，精细化添加猫砂。

[0016] 2、通过智能识别猫粪便并采集猫粪便图像数据加以处理，能准确得出猫砂投放补充位置坐标，加砂装置根据坐标信息移动到相应位置进行投料，确保猫砂对排泄物进行完全覆盖。

[0017] 3、采用dToF传感器，该距离传感器组件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；传感器组件能够实现3D扫描，精准的实现猫砂盆内的猫砂量的检测，提高检测准确度；传感器组件具备主动光源，无需视觉的被动光源补充，有效减少对宠物的惊扰，实现无感知探测；实现猫砂用量的精细化管理，降低宠物饲养员的成本。

[0018] 4、该猫砂盆设计简单合理，功能实用，操作简便，能够定量定点的投料，从而能够很好地对猫砂盆进行清洁，智能的自动化操作，很好地实现了自动补充猫砂功能。

[0019] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

[0026] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0027] 本实用新型实施例提出了一种能够自动添加猫砂的猫砂盆，如图1至图4所示；包括主体1、底座2、传感器组件3、加砂装置5、显示装置、报警装置4和控制模块；主体1置于底座2上，主体1内设置有一第一腔体，传感器组件3和加砂装置5均置于第一腔体内，且传感器组件3置于第一腔体顶部；显示装置和报警装置4置于主体1外部；传感器组件3包括一发射端31和接收端32，发射端31与接收端32位置相对应且依次排列；发射端31前端安装有一波浪镜33，接收端32前端安装有一滤光片34；传感器组件3为dToF传感器组件，发射端31采用VCSEL芯片，接收端32采用SPAD芯片；发射端31的照射光线朝向猫砂。

[0028] 控制模块置于主体1内；加砂装置5包括第一移动模块51、第二移动模块52和第三移动模块53；第一移动模块51包括第一导轨511、第一滑块512和第一电机513，第一滑块512置于第一导轨511上，第一导轨511一侧与第一电机513连接；第二移动模块52包括第二导轨521、第二滑块522和第二电机523，第二滑块522置于第二导轨521上，第二导轨521一侧与第二电机523连接；第三移动模块53包括第三导轨531、第三滑块532和第三电机533，第三滑块
532置于第三导轨531上，第三导轨531一侧与第三电机533连接；第三导轨531一端与第一滑块512连接，第三导轨531另一端与第二滑块522连接；加砂模块54置于第三滑块532上。

[0029] 加砂模块54包括一第四电机541、加砂仓542和面板543，面板543置于第三滑块532上并与第三滑块532连接；面板543上设置有两沿面板543竖直方向位置相对应的第四导轨544和第五导轨545，第四导轨544一端与第四电机541连接，第四导轨544另一端连接一限位件546；第四导轨544上套设有一第四滑块547，第五导轨545上设置有第五滑块548，加砂仓
542置于第五滑块548上并与第五滑块548连接，第四滑块547一端与加砂仓542连接；加砂仓
542底部连接有一控制开关549，控制开关549一端与第四电机541连接；加砂仓542顶部设置有一加砂口5421，加砂口5421用于人工添加猫砂。

[0030] 感应装置检测到猫咪进入猫砂盆，当猫咪离开后感应装置将信息反馈给传感器组件3；传感器组件3进入工作状态，采集猫砂盆内的信息并将信息传输至控制模块，控制模块对信息进行分析处理，当识别出猫粪便时，确定猫粪便所在位置并计算坐标；控制模块将坐标信息发送至加砂装置5，为加砂装置5提供工作目标；加砂仓542预设单次投放量，加砂仓542按坐标信息移动到猫砂盆内相应的位置进行加砂；加砂装置5将工作移动状态信号分别传输到控制模块和报警装置4；通过预设单次投放量，加砂装置5根据收到的坐标信息确定目标位置后，移动到相应位置定点定量投放猫砂，使猫砂对猫咪排泄物进行完全覆盖，保持猫砂盆内部清洁，在实现清洁目标的同时，通过设定投放量也有效控制了每次猫砂的用量，减少浪费，节约养猫成本。

[0031] 猫咪在猫砂盆内活动会将原来铺设好的猫砂弄乱使得猫砂不平整，和猫咪出入猫砂盆会将猫砂盆内的猫砂带出猫砂盆；为了使得猫咪在猫砂盆中待的舒服，这个时候就要往猫砂放置箱21内添加猫砂，使得猫砂整体平整；工作原理：控制模块将需要添加猫砂的坐标信息发送至加砂装置5，为加砂装置5提供工作目标；第一电机513控制第一滑块512在第一导轨511上做往复移动，第二电机523控制第二滑块522在第二导轨521上做往复移动；第三移动模块53随着第一滑块512和第二滑块522移动而移动；第三电机533控制第三滑块532在第三导轨531上做往复移动，从而带动加砂模块54移动；第三滑块532带动面板543移动，第四电机541控制第四滑块547在第四导轨544上移动，第四滑块547与第五滑块548连接，从而带动第五滑块548移动；第五滑块548带动加砂仓542在第五导轨545上移动，从而使得加砂仓542在猫砂放置箱21任一地点添加猫砂；第四电机541控制控制开关543打开或关闭加砂仓542进行添加猫砂；第一电机513、第二电机523、第三电机533和第四电机541均与控制模块电性连接。

[0032] 主体1上设置有一开口11，开口11与第一腔体相对通；第一腔体内壁位于开口11一侧设置有一感应装置；开口11内设置有一挡板12，挡板12一端与开口11铰接；挡板12采用透明材质制成；通过感应装置感应挡板12位置或者通过传感器组件3对第一腔体内进行扫描从而判断猫咪是否进入猫砂盆内；当猫咪意外进入猫砂盆时，控制模块接收到来自感应装置和传感器组件3的检测信号，若是加砂装置5正在工作，控制模块自动控制加砂装置5停止工作；或者控制模块控制报警装置4通过蜂鸣或闪灯等警报动作提醒用户，可让用户第一时间作出反应关停加砂装置5，避免加砂装置5误伤猫咪；或者用户将猫咪从猫砂盆中取出，通过控制按键14让加砂装置5继续工作。

[0033] 主体1上还设置有一台阶13，台阶13置于开口11下方；台阶13上设置有防滑纹；通过台阶13方便猫咪出入猫砂盆，并且防滑纹起到一个防滑的作用；第一腔体内壁环绕设置有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，且第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽首尾相连并对通；第一移动模块51置于第一凹槽内，第二移动模块52置于第三凹槽内，第三移动模块53置于第四凹槽内；第一移动模块51与第二移动模块52的位置相对应；通过第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽的设置，加砂装置5停止工作时，不会影响到猫咪在猫砂盆中的活动。

[0034] dToF传感器，全称是direct Time‑of‑Flight；顾名思义，dToF直接测量飞行时间；SPAD(Single Photon Avalanche Diode)是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管，只要有微弱的光信号就能产生电流；dToF传感器组件的VCSEL向场景中发射脉冲波，SPAD接收从目标物体反射回来的脉冲波。TDC(Time Digital Converter)能够记录每次接收到的光信号的飞行时间，也就是发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔。dToF会在单帧测量时间内发射和接收N次光信号，然后对记录的N次飞行时间做直方图统计，其中出现频率最高的飞行时间t用来计算待测物体的深度。

[0035] 接收端32：1pcs面阵SPAD芯片；发射端31：1pcs面阵VCSEL芯片；(垂直腔面发射激光器)光学设计：在发射端31前端加装波浪镜33，使得VCSEL发射FOV(视场角)满足要求，波浪镜33波浪形状，为了发射FOV在接收端32前端加入滤光片34，使得SPAD能够接收特定波段的光源(VCSEL光源为850nm，则滤光片波段为850±20nm)；SPAD抗环境光能力较弱，附加滤光片可能为了降低环境光的干扰，从而接受从VCSEL发射出的光源，增加准确度/灵敏度；如图4所示。

[0036] 底座2内设置有一第二腔体，第二腔体分别与第一腔体和底座2外部相对通；底座2内设置有一猫砂放置箱21，且猫砂放置箱21限位于第二腔体内；加砂装置5置于猫砂放置箱21上方；dToF传感器在猫砂盆猫砂位置的正上方，VCSEL面阵向猫砂位置投射激光，投射的激光照射到猫砂的表面发生漫反射，面阵接收的SPAD芯片接受反射回来的激光信号，即可计算猫砂各个表面位置到固态激光雷达的距离，进而计算出猫砂的剩余量；VCSEL光源为
850nm，则滤光片波段为850±20nm，这个波段光源视觉看不到，且这个波段的激光波源照射到猫身上不会有任何健康影响，不管白天或适用于时间段；传感器组件3位置位于猫砂盆的正上方，投射的激光光线需要覆盖整个猫砂表面；在进行测量之前，首先需要通过传感器组件3测量猫砂盆中无猫砂情况下的体积为V0；体积计算方式：体积＝底面积×(高度‑深度平均值)；由于传感器组件3是基于猫砂表面距离值计算体积的，对于猫砂的颗粒/数量不会对传感器组件测量效果有影响。

[0037] dToF传感器其原理还是基于距离来判定达到传感器组件3与障碍物的距离，当猫咪正处于猫砂盆中，此时传感器组件3投射的激光照射到猫身上，传感器组件3探测回来的点云数据距离会显示非常近，设定一个异常距离阈值，低于该距离阈值的认为猫咪位于猫砂盆中；猫砂盆中无猫砂情况下的体积为V0，猫砂盆中的最佳饲养铺设猫砂体积为V1，当前dToF传感器测量体积为V，设置猫砂需要添加的最小阈值为V2；当：V≈V1时，控制模块显示猫砂正常，无需添加；当：V≈V0时，控制模块显示猫砂盆中猫砂为0，需要添加：V1数量；当：V＜V2时，控制模块显示猫砂盆中猫砂需要添加，添加量为：V1‑V2数量；通过传感器组件3分别检测猫砂盆没无猫砂时、有初始猫砂以及剩余猫砂三种状态下，从而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判断猫砂的是否加入，保证了猫咪的正常排便生活，继而减轻饲养人的工作量。

[0038] 主体1上还设置有控制按键14，控制按键14与控制模块电性连接；也可以通过控制按键14来控制加砂装置5的开启或关闭或者通过控制按键14来控制猫砂盆中电子元器件的开启或关闭；底座2内设置有一充电接口22和一电池，充电接口22和电池均与控制模块电性连接；通过充电接口22连接外部电源给电池进行充电。

[0039] 报警装置4包括至少一警报灯或蜂鸣器或喇叭，显示装置包括一显示屏，显示屏与控制模块电性连接；加砂仓542内的猫砂数量通过主体1设置的显示屏提示来通知用户进行添加猫砂，如果太久未处理，进一步，可以通过主体1设置的喇叭声音来通知用户进行添加猫砂；根据传感器组件3探测的体积是否达到清理条件也可以通过显示屏或喇叭来提醒用户清理猫咪粪便；通过显示装置显示加砂装置5相关状态信息，显示装置能直观地显示加砂装置5相关状态信息，通过显示装置用户能够清晰知道猫砂盆目前的工作状态，减少移动猫砂盆还要查看猫砂盆内部带来的麻烦，当猫砂盆出现工作异常时，用户能清晰了解当前状况，做出处理。

[0040] 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。