一种全自动调律钢琴及其的调律装置、调律方法与流程

本发明主要涉及钢琴调律技术领域，具体地说，涉及一种全自动调律钢琴及其的调律装置、调律方法。

背景技术：

现代社会钢琴使用者越来越多，钢琴本身总共有220根琴弦，经过一段时间的弹奏和温湿度变化的影响，会直接影响到音准，也会影响到听众的听觉感受，尤其对弹奏者的影响更大。因此，每架钢琴需定期调律。一般一架钢琴需要调律2次/年左右，才能确保钢琴音准的问题。但是钢琴的调律过程相对比较繁琐，且还耗费一定的资金和时间。因此，如何能方便快捷地对现有钢琴自动调律，成了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全自动调律钢琴及其的调律装置、调律方法，可解决现有钢琴调律过程繁琐、耗时耗力的缺陷。

本发明的一方面提供一种全自动调律钢琴的调律装置包括琴键驱动装置、铉轴销电机驱动模组、移动通讯设备、集成控制器、铉轴销电机、铉轴销调节装置和驱动电源，每个琴键底部均安装有琴键驱动装置，所述琴键驱动装置与集成控制器连接，所述集成控制器通过控制每个琴键底部的琴键驱动装置实现琴键运动；所述移动通讯设备与集成控制器连接，用于接收琴键传递的琴音，并识别琴音拍数及对比确认音准；所述铉轴销电机驱动模组安装于铉轴销的头部，所述铉轴销电机驱动模组与集成控制器连接，所述集成控制器通过移动通讯设备反馈的结果控制铉轴销电机驱动模组动作，所述铉轴销电机通过安装件可滑动地安装于钢琴琴盖上，所述铉轴销电机驱动模组用于驱动铉轴销电机沿x轴、y轴、z轴至少一个方向移动；所述铉轴销电机与铉轴销调节装置连接，用于带动铉轴销调节装置旋转，通过铉轴销调节装置来松紧铉轴销进而实现音准调试，且所述铉轴销调节装置可随着铉轴销电机在钢琴琴盖上滑行；所述驱动电源分别与铉轴销电机和铉轴销电机驱动模组连接，用于供电。

进一步地，所述铉轴销电机驱动模组包括x轴电机、y轴电机和z轴电机：所述x轴电机固定于于钢琴琴盖的端部，所述x轴电机用于驱动安装件在钢琴琴盖上沿x轴方向移动，进而实现铉轴销电机在钢琴琴盖上沿x轴移动；所述y轴电机固定于安装件上，所述安装件上设置有y轴电机用于驱动铉轴销电机沿y轴方向移动的y轴滑道；所述z轴电机固定于安装件上，所述安装件上还设置有z轴电机用于驱动铉轴销电机沿z轴方向移动的z轴滑道。

进一步地，所述集成控制器包括琴键驱动控制单元、铉轴销电机控制单元、x轴电机控制单元、y轴电机控制单元和z轴电机控制单元，所述琴键驱动控制单元与琴键驱动装置连接，所述铉轴销电机控制单元与铉轴销电机连接，所述x轴电机控制单元与x轴电机连接，所述y轴电机控制单元与x轴电机连接，所述z轴电机控制单元与z轴电机连接。

进一步地，所述铉轴销调节装置包括传动齿轮及固定于传动齿轮上的齿轮铉轴扳手，所述传动齿轮与铉轴销电机的输出轴连接，所述齿轮铉轴扳手套设于铉轴销上。

进一步地，所述传动齿轮包括主传动齿轮及与其啮合的从传动齿轮，所述主传动齿轮与铉轴销电机的输出轴连接，所述齿轮铉轴扳手固定于从传动齿轮上。

进一步地，所述铉轴销靠近所述齿轮铉轴扳手的一端设置有方形轴，所述齿轮铉轴扳手上设置有与铉轴销端部相配合的多边形套筒，所述铉轴销与齿轮铉轴扳手通过方形轴与多边形套筒卡入式连接。

进一步地，所述移动通讯设备所述移动通讯设备内设置有麦克风和拾音模块，所述移动通讯设备通过麦克风传递琴音，所述拾音模块为设置于移动通讯设备内的一款app，用于存储每个琴键的标准音拍以及将传递的琴音与存储的标准音拍进行比对识别，进而确认音准。

进一步地，所述移动通讯设备为手机或pad终端。

本发明的调律装置包括琴键驱动装置、铉轴销电机驱动模组、移动通讯设备、集成控制器、铉轴销电机、铉轴销调节装置和驱动电源，每个琴键底部均安装有琴键驱动装置，琴键驱动装置与集成控制器连接；移动通讯设备与集成控制器连接；所铉轴销电机驱动模组安装于铉轴销的背部，铉轴销电机驱动模组与集成控制器连接，铉轴销电机通过安装件可滑动地安装于钢琴琴盖上，铉轴销电机驱动模组用于驱动铉轴销电机沿x轴、y轴、z轴至少一个方向移动；每个铉轴销端部均设置有铉轴销调节装置，铉轴销电机通过滑行可与每个铉轴销调节装置连接；驱动电源分别与铉轴销电机和铉轴销电机驱动模组连接。相对于现有技术，本发明一方面通过琴键驱动装置控制琴键驱动，能达到琴键自动击铉的动作，完全模拟调律击铉动作，自动化程度高；另一方面，旋转松紧铉轴销：是先采用x、y、z三轴运动方向的技术方案进行铉轴销电机的运动，然后再对位通过铉轴销电机驱动铉轴销调节装置旋转来松紧铉轴销，对位更为可靠，音准调试也更为精准、方便。

此外，本发明移动通讯设备内设置有麦克风和拾音模块，所述移动通讯设备通过麦克风传递琴音，所述拾音模块为设置于移动通讯设备内的一款app，用于存储每个琴键的标准音拍以及将传递的琴音与存储的标准音拍进行比对识别，进而确认音准，采用麦克风传音，可以保证采集每个琴键的标准频率，并通过拾音模块确认音准，进一步提高琴键调律的准确性。

本发明的另一个方面，还提供一种全自动调律钢琴的调律方法，利用前述任一项所述的全自动调律钢琴的调律装置进行调律，所述调律方法包括以下步骤：。

s1、预先设定钢琴的琴键调律顺序，并将该琴键调律顺序以程序的形式写入集成控制器；

s2、集成控制器根据琴键调律顺序程序来控制设定的第一个琴键底部的琴键驱动装置实现琴键运动，进而实现第一个琴键自动发声；

s3、通过移动通讯设备接收第一个琴键传递的琴音，并识别第一个琴音拍数及对比第一个琴音拍数与预设的标准音拍，进而确认音准，若音准准确，则进入步骤s7；若音准不准确，则进入步骤s4；

s4、集成控制器接收移动通讯设备反馈的音准结果，并根据该音准结果控制铉轴销电机驱动模组动作，驱动铉轴销电机沿x轴、y轴、z轴至少一个方向移动，铉轴销调节装置跟随铉轴销电机一起移动直至铉轴销调节装置位于第一琴键对应的铉轴销附近，此时，将铉轴销调节装置对准铉轴销轴心卡入到铉轴销头部；

s5、集成控制器通过移动通讯设备反馈的音准结果，控制铉轴销电机带动铉轴销调节装置旋转，通过铉轴销调节装置来松紧铉轴销进而实现音准调试；

s6、调节完毕，返回步骤s2；

s7、第一个琴键自动调律结束；

s8、重复步骤s2～步骤s7对下一个琴键进行自动调律，直至完成钢琴所有的琴键自动调律。

本发明的再一个方面，还提供一种全自动调律钢琴，包括前述任一项所述的全自动调律钢琴的调律装置，或采用其上所述的全自动调律钢琴的调律方法进行钢琴自动调律。

上述全自动调律钢琴的调律方法和全自动调律钢琴，基于其上任一项所述的全自动调律钢琴的调律装置，显然具有对位可靠，调律精准且自动化程度高的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的全自动调律钢琴的结构示意图；

图2是图1中铉轴销电机驱动模组一方向的结构示意图；

图3是图1中铉轴销电机驱动模组另一方向的的结构示意图；

图4是图1中琴键与琴键驱动装置的安装示意图；

图5是图1中集成控制器的结构框图；

图6是本发明另一实施例的全自动调律钢琴的调律方法的流程图。

附图标记说明：

1.x轴电机；2.y轴电机；3.z轴电机；4.铉轴销电机；5.x轴滑轨；6.y轴滑轨；7.z轴滑轨；8.齿轮铉轴扳手；9.集成控制器；10.电磁铁；11.铉轴销；12.安装件；13.驱动电源；14钢琴琴盖；15.主传动齿轮，16.从传动齿轮，17.驱动电路板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中，使用的方位如“左”、“右”、“头”、“背”均以图1所示的视图为基准。

参见图1至图4，本发明一实施例的全自动调律钢琴的调律装置包括琴键驱动装置、铉轴销电机驱动模组、移动通讯设备、集成控制器9、铉轴销电机4、铉轴销调节装置和驱动电源13，每个琴键底部均安装有琴键驱动装置，琴键驱动装置与集成控制器9连接，集成控制器9通过控制每个琴键底部的琴键驱动装置实现琴键运动，具体地，琴键驱动装置包括电磁铁10和设置于其下方的驱动电路板17，电磁铁10安装于每个琴键的底部，驱动电路板17的主要工作是驱动电磁铁10运动，进而通过电磁铁10带动琴键运动，同时，驱动电路板17与集成控制器9连接，集成控制器9用于发送信息指令到驱动电路板17；整个动作以集成控制器9的主控板作为控制中心，通过网线连接驱动电路板17发送控制信号，驱动电路板17接收控制信号后采用先进的fpga编程对电流大小及导通时间进行精准的控制，从而实现对电磁铁10驱动力大小及作用时间的精准控制，进而精准控制琴键；移动通讯设备与集成控制器9连接，用于接收琴键传递的琴音，并识别琴音拍数及对比确认音准；铉轴销电机驱动模组安装于铉轴销的头部，铉轴销电机驱动模组与集成控制器9连接，集成控制器9通过移动通讯设备反馈的结果控制铉轴销电机驱动模组动作，铉轴销电机4通过安装件12可滑动地安装于钢琴琴盖14上，铉轴销电机驱动模组用于驱动铉轴销电机4沿x轴、y轴、z轴至少一个方向移动；铉轴销电机4的输出轴与铉轴销调节装置连接，用于带动铉轴销调节装置旋转，通过铉轴销调节装置来松紧铉轴销11进而实现音准调试，且该铉轴销调节装置可随着铉轴销电机4在钢琴琴盖上滑行；驱动电源13分别与铉轴销电机4和铉轴销电机驱动模组连接，用于供电。需要说明的是，该移动通讯设备为手机或pad终端。

参见图2-图3，铉轴销电机驱动模组包括x轴电机1、y轴电机2和z轴电机3：x轴电机1固定于于钢琴琴盖14的端部，钢琴琴盖14的底部安装有x轴滑道，安装件12通过x轴电机1驱动沿x轴滑道滑行移动，进而带动铉轴销电机4在钢琴琴盖14上沿x轴方向移动；y轴电机2固定于安装件12上，安装件12上设置有y轴电机2用于驱动铉轴销电机4沿y轴方向移动的y轴滑道；z轴电机3固定于安装件12上，安装件12上还设置有z轴电机3用于驱动铉轴销电机4沿z轴方向移动的z轴滑道。需要说明的是，x轴滑道优选为滑轨，y轴滑道可为滑槽亦可为滑轨，z轴滑道可为滑槽亦可为滑轨。图2和图3所示实施例中，x轴滑道、y轴滑道和z轴滑道均为滑轨，分别是x轴滑轨5、y轴滑轨6和z轴滑轨7。

同时，作为本发明的优选实施例，参见图5，集成控制器9包括琴键驱动控制单元、铉轴销电机控制单元、x轴电机控制单元、y轴电机控制单元和z轴电机控制单元，琴键驱动控制单元与琴键驱动装置连接，用于控制琴键驱动装置进而实现琴键运动发音，具体地，琴键驱动控制单元与琴键驱动装置的下方设置的驱动电路板17连接，通过控制驱动电路板17进而控制电磁铁10，实现琴键运动；铉轴销电机控制单元与铉轴销电机4，用于控制铉轴销电机4启停；x轴电机控制单元与x轴电机1连接，用于控制x轴电机1启停；y轴电机控制单元与y轴电机2连接，用于控制y轴电机2启停；z轴电机控制单元与z轴电机3连接，用于控制z轴电机3启停。当集成控制器需控制铉轴销电机驱动模组动作时具体表现为：琴键驱动控制单元控制某一琴键底部的琴键驱动装置实现琴键运动，进而琴键自动发声，通过移动通讯设备接收该琴键传递的琴音，并识别该琴音拍数及对比该琴音拍数与预设的标准音拍，若音准不准确，则x轴电机控制单元启动x轴电机1，x轴电机1驱动安装件在x轴滑轨5沿x轴方向滑行，等到达指定位置，x轴电机控制单元控制x轴电机1停止；再通过y轴电机控制单元启动y轴电机2，y轴电机2驱动铉轴销电机4在y轴滑轨6沿y轴方向滑行，等到达指定位置，y轴电机控制单元控制y轴电机2停止；再通过z轴电机控制单元启动z轴电机3，z轴电机3驱动铉轴销电机4在z轴滑轨7沿z轴方向滑行，等到达指定位置并将铉轴销调节装置卡入到铉轴销11，z轴电机控制单元控制z轴电机3停止；最后，通过铉轴销电机控制单元启动铉轴销电机4，铉轴销电机4带动铉轴销调节装置旋转，进而通过铉轴销调节装置来松紧铉轴销进而实现音准调试。

在进一步地技术方案中，上述铉轴销调节装置包括传动齿轮及固定于传动齿轮上的齿轮铉轴扳手8，传动齿轮与铉轴销电机4的输出轴连接，齿轮铉轴扳手8套设于铉轴销11上。为更好地通过齿轮铉轴扳手8松紧铉轴销，铉轴销11靠近所述该齿轮铉轴扳手8的一端设置有方形轴，齿轮铉轴扳手8上设置有与铉轴销端部相配合的多边形套筒，铉轴销11与齿轮铉轴扳手8通过方形轴与多边形套筒卡入式连接。需要说明的是，参见图3，上述传动齿轮包括主传动齿轮15及与其啮合的从传动齿轮16，主传动齿轮15与铉轴销电机4的输出轴连接，齿轮铉轴扳手8固定于从传动齿轮16上，铉轴销电机4带动主传动齿轮15转动，主传动齿轮15带从传动齿轮16转动，进而使得齿轮铉轴扳手8旋转松紧铉轴销11。当琴键音准需要调高时，齿轮铉轴扳手8旋转将铉轴销11调松，以便琴键音准恢复正常；当琴键音准需要调低时，齿轮铉轴扳手8旋转将铉轴销11调紧，以便琴键音准恢复正常。

此外，本发明移动通讯设备内设置有麦克风和拾音模块，移动通讯设备通过麦克风传递琴音，拾音模块为设置于移动通讯设备内的一款app，该app内设置标准音拍单元和音拍对比单元，音拍对比单元与麦克风、标准音拍单元连接，标准音拍单元用于存储每个琴键的标准音拍，音拍对比单元用于将接收的琴音与存储的标准音拍进行比对识别，进而确认音准。

参见图6，本发明的另一个方面，还提供一种全自动调律钢琴的调律方法，利用其上所述的全自动调律钢琴的调律装置进行调律，所述调律方法包括以下步骤：

s1、预先设定钢琴的琴键调律顺序，并将该琴键调律顺序以程序的形式写入集成控制器9；

s2、集成控制器9根据琴键调律顺序程序来控制设定的第一个琴键底部的琴键驱动装置实现琴键运动，进而实现第一个琴键自动发声；

s3、通过移动通讯设备接收第一个琴键传递的琴音，并识别第一个琴音拍数及对比第一个琴音拍数与预设的标准音拍，进而确认音准，若音准准确，则进入步骤s7；若音准不准确，则进入步骤s4；

s4、集成控制器9接收移动通讯设备反馈的音准结果，并根据该音准结果控制铉轴销电机驱动模组动作，铉轴销电机驱动模组驱动铉轴销电机4沿x轴、y轴、z轴至少一个方向移动，铉轴销调节装置跟随铉轴销电机一起移动直至铉轴销调节装置位于第一琴键对应的铉轴销11附近，此时，将铉轴销调节装置对准铉轴销11轴心卡入到铉轴销11的头部；

s5、集成控制器9通过移动通讯设备反馈的音准结果，控制铉轴销电机4带动铉轴销调节装置旋转，通过铉轴销调节装置来松紧铉轴销11进而实现音准调试；

s6、调节完毕，返回步骤s2；

s7、第一个琴键自动调律结束；

s8、重复步骤s2～步骤s7对下一个琴键进行自动调律，直至完成钢琴所有的琴键自动调律。

本发明再一方面还提供一种全自动调律钢琴，包括前述所述的全自动调律钢琴的调律装置，或采用其上所述的全自动调律钢琴的调律方法进行钢琴自动调律，该钢琴的其他结构参考现有技术，此处不再赘述。

综上所述，相比现有技术，本发明具有如下优点：

1)通过集成控制器控制琴键驱动装置，进而实现琴键驱动，能达到琴键自动击铉的动作，完全模拟调律击铉动作，自动化程度高；

2)将铉轴销电机驱动模组嵌入到钢琴里面，通过集成控制器9控制铉轴销电机驱动模组实现铉轴销电机沿x、y、z三轴运动方向进行调律前的对位，再通过铉轴销电机4驱动铉轴销调节装置旋转来松紧铉轴销11，对位更为可靠，音准调试也更为精准、方便；

3)移动通讯设备通过麦克风传递琴音可以保证采集每个琴键的标准频率，并通过拾音模块确认音准，进一步提高琴键调律的准确性；

4)钢琴自身能够同时做到调律中的三大步骤，完全达到全自动击铉、听音、操板三大动作，自动化程度高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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