用于掘进机导向系统的控制盒的制作方法

本实用新型涉及掘进机导向控制领域，特别设计一种用于掘进机导向系统的控制盒。

背景技术：

当前，我国已经成为世界最大的掘进机制造基地及应用市场。随着国内城市道交通，铁路，公路，水利，市政工程等建设事业的高速度增长，我国掘进机械也迎来了飞速的发展。我国掘进机械行业已经成为国内高端装备制造业和战略性新兴产业重点支持发展产业。掘进机用于平直地面开凿巷道的机器，工作方式：主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走；在施工作业中需要通过导向系统确定掘进机掘进的位姿。隧道施工中特别是高铁、地铁等隧道掘进要求精度很高，导向系统作为掘进机的“眼睛”，有着极为重要的指引方向作用，在掘进机掘进过程中不能出任何问题，因此导向系统的稳定性和准确性至关重要。现有导向系统通信的分配中转是由一些零散的模块设备实现，这个控制中枢只是起到通讯中转分配的作用，主要承担激光靶、全站仪和工控机三者之间的通信信号分配，但是由于隧道施工环境比较恶劣，特别是在tbm掘进时对导向系统通讯的干扰很大，导致通讯偶尔会出现故障，对掘进进度有不小影响；同时由于掘进时的震动以及施工等影响，会有设备出现故障导致通讯中断，这种情况下排查故障需要耗费不少时间。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供一种用于掘进机导向系统的控制盒，解决现有掘进机导向控制盒使用不便等情形，提升数据通信的稳定性和可靠性，具有较好的工程应用前景。

按照本实用新型所提供的设计方案，一种用于掘进机导向系统的控制盒，包含壳体，及设于壳体内的电路板，所述壳体是由前后面板、左右面板和上下面板合围而成的腔体结构；壳体前面板上设置有分别与电路板连接的激光靶连接端口、全站仪连接端口、工控机连接端口和电源开关；壳体上面板上设置有与电路板连接的状态指示灯。

作为本实用新型控制盒，进一步地，所述电路板上还布设有用于对激光靶、全站仪和工控机之间交互数据进行数据传输的中继器。

作为本实用新型控制盒，进一步地，所述电路板上还设置有：用于将外界交流电源转换为控制盒所需直流电源的电源转换模块及用于对直流电进行降压处理的直流降压模块。

作为本实用新型控制盒，进一步地，所述通信状态指示灯包含用于显示外界交流电源接入状态的交流电源指示灯，用于显示控制盒所需直流电源连接状态的直流电源指示灯，及用于显示控制盒内外通信信号收发状态的通信状态指示灯。

作为本实用新型控制盒，进一步地，电路板上交流电源及直流电源接入点配备有电源保护元件。

作为本实用新型控制盒，进一步地，所述电路板上设置有用于与下面板固定的支柱安装孔。

作为本实用新型控制盒，进一步地，所述壳体采用adc12合金材料制作。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构简单、紧凑，设计科学、合理，电路板设于壳体内并在壳体上设置连接端口和状态指示灯，实际使用中，只需将激光靶、全站仪和工控机三者之间的线路连接到控制盒对应的连接端口即可，使接线变得更为便捷、线路结构更为清晰，对设备安装和故障排查有着重要意义；通过指示灯，可以实时检测控制盒的工作状态，并可以在发生故障时初步判断故障是否在控制盒上，有利于更换、维修等操作，具有较强的应用前景，能够有效保证掘进机导向系统控制盒使用过程中的良好性能。

附图说明：

图1为实施例中控制盒结构示意图；

图2为实施例中控制盒上面板示意图；

图3为实施例中控制盒前面板示意图；

图4为实施例中控制盒左面板示意图；

图5为实施例中控制盒下面板示意图。

图中标号，标号1代表壳体，标号2代表激光靶连接端口，标号3代表全站仪连接端口，标号4代表工控机连接端口，标号5代表电源开关，标号6代表状态指示灯。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本实用新型作进一步详细的说明。

隧道掘进机是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备；控制盒在掘进机导向系统中至关重要，承担了激光靶、全站仪和工控机三者之间的通信信号分配。针对施工作业中经常出现的设备故障、通讯中断及维修不便等情形，本实用新型实施例，参见图1所示，提供一种用于掘进机导向系统的控制盒，包含：壳体，及设于壳体内的电路板，所述壳体是由前后面板、左右面板和上下面板合围而成的腔体结构；壳体前面板上设置有分别与电路板连接的激光靶连接端口、全站仪连接端口、工控机连接端口和电源开关；壳体上面板上设置有与电路板连接的状态指示灯。电路板设于壳体内并在壳体上设置连接端口和状态指示灯，实际使用中，只需将激光靶、全站仪和工控机三者之间的线路连接到控制盒对应的连接端口即可，使接线变得更为便捷、线路结构更为清晰，对设备安装和故障排查有着重要意义。

作为本实用新型实施例控制盒，进一步地，参见图3和5所示，电路板上还布设有用于对激光靶、全站仪和工控机之间交互数据进行数据传输的中继器。实现对通信信号的加强，减少了信号对外传输时被干扰而对通信产生的影响，同时大大增加了导向系统设备间的通信传输距离。

作为本实用新型实施例控制盒，进一步地，电路板上还设置有：用于将外界交流电源转换为控制盒所需直流电源的电源转换模块及用于对直流电进行降压处理的直流降压模块。将外界单相交流电转换为控制盒内设备和激光靶所需的直流电，并通过直流降压模块以实现提供给控制盒中相应设备所用电压的需求。

作为本实用新型实施例控制盒，进一步地，通信状态指示灯包含用于显示外界交流电源接入状态的交流电源指示灯，用于显示控制盒所需直流电源连接状态的直流电源指示灯，及用于显示控制盒内外通信信号收发状态的通信状态指示灯。由于导向系统出厂前会将控制盒做封盖处理，这样可以起到现场防水、防震等作用，但这也导致了不能随意将控制盒打开，给故障的诊断和控制盒的运行状态检测带来了不便；参见图1和2所示，通过三个状态指示灯，可以实时检测控制盒的工作状态，并可以在发生故障时初步判断故障是否在控制盒上。

作为本实用新型实施例控制盒，进一步地，电路板上交流电源及直流电源接入点配备有电源保护元件。对于电气设备以及电路设计来说，安全是大前提；本实用新型实施例中控制盒内有220v交流电也有十几v甚至几v的直流电，保护的点较多需要考虑多方面，由于所有直流电都来源于交流电，因此在交流电源处及各个直流电源接入点处配备保护设备，控制盒外部可通过旋钮形式更换保护设备。同时由于设备和线路较多，需要考虑接地的地方较多，实施例中可采用多点接地及相应电路以保证各处接地的多种选择性和可靠性。其中，电源保护元件根据实际使用需求，可以设置为气体放电管gdt、压敏电阻mov、瞬态抑制二极管tvs等。

作为本实用新型实施例控制盒，进一步地，电路板上设置有用于与下面板固定的支柱安装孔，便于控制盒中电路板的拆卸安装和维护。

控制盒在使用过程中存在很强的外界电磁干扰，线缆屏蔽层无法屏蔽大部分干扰，这两个大问题对导向系统的使用及工作效率有不小的影响。为此，作为本实用新型控制盒，进一步地，所述壳体采用adc12合金材料制作。adc12是一种目前比较流行的合金，合金的流动性最好，所以适于压铸复杂铸件，且adc12的强度高，耐压性好，热脆性小，并且它的密度较小，从导向系统工作现场的环境和对控制盒的操作性来讲，adc12作为盒体材料是个很好的选择；其次，对电磁波的屏蔽性能，金属结构对电磁波的损耗主要由反射损耗和吸收损耗两方面决定，由于该金属的电阻率较小，所以会反射掉大部分的电磁波，剩下的会进入金属盒体被吸收损耗掉一部分。吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收损耗计算公式为：adb=1.314(f×σ×μ)/2×t，其中，f：频率(mhz) μ：金属导磁率 σ：金属导电率 t：金属层厚度，可通过测量计算获取电磁波大致的频率范围，导磁率和导电率都是已知的，再结合控制盒质量、体积等因素综合考虑来确定盒体厚度，以尽量最大可能的满足了对电磁屏蔽的效果、使用的方便程度等需求。

本实用新型实施例中，参见图5所示，模块1作为rs485信号中继器，对工控机和激光靶之间的通信信号进行加强，保证通讯质量；模块2作为电源转换模块，将外界单相交流电转换为控制盒内设备和激光靶所需的直流电，同时通过直流降压模块将直流电压进一步降低，以提供给控制盒中相应所用电压的设备。将激光靶、全站仪和工控机三者之间的线路连接设计集中到控制盒内，这些设备只需连接到盒体对应的插孔即可，方便设备安装和故障排查；整体抗干扰能力强，通过壳体的屏蔽作用阻挡了外界的大部分电磁干扰，保障了内部的通讯质量；拥有更强的外部远距离通信能力和通信线路的抗干扰能力；控制盒外部设计指示灯，可以实时监测电源和通信状态，对设备运行状态的监测和故障诊断有着重要意义；控制盒内部整洁美观，采用电路板将线路进行集成布线，避免了直接接线的杂乱情况；整体结构设计能够提高掘进机导向系统控制设备的安全性，除了控制盒内部的集成电路使得产品更为安全外，还可以通过整个盒体的保护电路以实现对控制盒线路的保护，增强其使用过程中的良好性能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。