本实用新型属于钢琴调律领域，特别是涉及一种全自动钢琴调律装置。
背景技术：
在当今社会，随着经济的快速发展，越来越多的人开始追求更高雅的精神生活，学习钢琴成为大多数人陶冶情操的首选。钢琴由大量木质组成，受温度、湿度环境因素变化的影响较大，长时间使用音律不准的钢琴会加快钢琴的老化与磨损，也会对人耳听觉系统造成一定的偏差。因此，定期对钢琴进行调律是确保钢琴音质的关键因素。随着钢琴使用的大众化，人们对钢琴调律的重视也愈加增强。
钢琴的大部分音键由三根弦组成，只有低音区的音键是由一根或两根弦组成。传统的钢琴调律装置是由麦克风对音键对应的三根弦分别进行拾音，后经过傅里叶变换获得每根弦的基音频率，将其频率调节一致，进而实现精确的音律调节。但是，目前人们仍然会选择花费高昂的价格雇用钢琴调律师通过人耳来调律，而不是使用廉价的调律设备。原因是传统的钢琴调律设备仅仅是调节每根琴弦单一的基音频率，使其趋于一致，调节后的音律短促生硬。而人类的听觉系统收集到的声音是一个完全符合自然规律的复合音，它自身携带了众多的泛音，而不是一个单一频率的纯音。从信号处理的角度看，人耳系统所听到的声音是一个连续频谱，而并非是简单的基音频率。调律师将三根弦调节出不同的基音频率，不同的频率的声音将会复合成一个浑厚饱满的复合音。因此，需要对现有钢琴调律方法进行改进。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有钢琴调律方法调律后音质较差的问题，提供一种全自动钢琴调律装置，调节过程人性化，调节方式便捷，调节音质上乘，可以有效实现装置代替调律师的全自动钢琴调律装置。
为实现上述目的，本实用新型是采用如下技术方案实现的：全自动钢琴调律装置，其特征在于：包括壳体、拾音模块、调音杆模块、压弦臂模块、LCD显示屏和控制模块，
所述壳体包括上盖与外壳，上盖盖设于外壳上；
所述拾音模块固定在外壳上，拾音模块通过电路与控制模块连接，拾音模块用于接收钢琴琴弦发出的声音信号并将其发送给控制模块；
所述调音杆模块包括调音杆及调音杆电机，调音杆电机通过固定螺钉固定在外壳上，调音杆电机的输入端与控制模块通过电路连接；调音杆一端固定于调音杆电机的转轴上，调音杆另一端为自由端，使用时将调音杆的自由端安装在钢琴对应的弦轴上；
所述压弦臂模块包括压弦电机、传动螺杆、压柱、压弦臂及支点铰座，压弦电机通过固定螺钉固定在外壳上，压弦电机的输入端与控制模块通过电路连接；传动螺杆固定在压弦电机转轴上；压柱与传动螺杆螺纹连接，同时压柱嵌设在梯形键槽内，沿着梯形键槽上下滑移，梯形键槽固定在外壳上，压弦臂穿过固定在上盖上的支点铰座，压弦臂一端固定在压柱的转动副上，另一端由外壳上的开口伸出，并在该端上设置有压弦毡布；
所述LCD显示屏固定于壳体的侧面，LCD显示屏与控制模块连接；
所述控制模块固定于壳体的内侧。
所述拾音模块为麦克风传感器。
所述调音杆、调音杆电机、压弦电机、传动螺杆、压柱、压弦臂、支点铰座及压弦毡布的数量均为三个。
通过上述设计方案，与现有技术相比本实用新型可以带来如下有益效果：
1、本实用新型所述的全自动钢琴调律装置将调节模块、控制模块等所有模块都集成在一起，进而大大减小了该钢琴调律装置的体积；
2、由于本实用新型所述的全自动钢琴调律装置通过LCD显示屏与使用者进行交互操控，使得调节过程更加人性化，更加便捷；
3、本实用新型的整个调节过程由控制模块控制各个执行模块工作，使用者只需按照提示的操控指令进行操作即可，实现自动化调节；
4、本实用新型采用频谱曲线拟合的方式来模拟人耳系统，将调节峰值曲线与标准音律峰值曲线实现近似匹配，进而调节出优质的钢琴音律。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型示意性实施例及其说明用于理解本实用新型，并不构成本实用新型的不当限定，在附图中：
图1为本实用新型全自动钢琴调律装置结构原理的示意框图。
图2为本实用新型全自动钢琴调律装置结构组成总体视图。
图3为图2的局部放大图。
图4为本实用新型全自动钢琴调律装置中调音杆模块的主视剖视图。
图5为本实用新型全自动钢琴调律装置中压弦臂模块的俯视剖视图。
图6为本实用新型全自动钢琴调律装置中压弦臂模块的主视剖视图。
图7为本实用新型全自动钢琴调律装置的曲线拟合示意图。
图中各标记如下：1-调音杆电机Ⅱ、2-外壳、3-调音杆电机Ⅰ、4-调音杆Ⅰ、5-调音杆Ⅱ、6-调音杆Ⅲ、7-调音杆电机Ⅲ、8-支点铰座Ⅰ、9-压弦臂Ⅰ、10-压弦臂Ⅱ、11-压弦臂Ⅲ、12-支点铰座Ⅲ、13-控制模块、14-压柱Ⅲ、15-压柱Ⅱ、16-支点铰座Ⅱ、17-压柱Ⅰ、18-传动螺杆Ⅱ、19-传动螺杆Ⅲ、20-压弦电机Ⅲ、21-压弦电机Ⅱ、22-压弦电机Ⅰ、23-传动螺杆Ⅰ、24-上盖、25-拾音模块、26-LCD显示屏、27-压弦毡布Ⅰ、28-压弦毡布Ⅱ、29-压弦毡布Ⅲ。
具体实施方式
为了更清楚地表明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细的叙述。
如图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，本实用新型提出了一种全自动钢琴调律装置，包括壳体、拾音模块25、调音杆模块、压弦臂模块、LCD显示屏26和控制模块13，
所述壳体包括上盖24与外壳2，上盖24盖设于外壳2上；
所述拾音模块25固定在外壳2上，拾音模块25通过电路与控制模块13连接，拾音模块25用于接收钢琴琴弦发出的声音信号并将其发送给控制模块13；所述拾音模块25为麦克风传感器；
所述调音杆模块包括调音杆及调音杆电机，调音杆电机通过固定螺钉固定在外壳2上，调音杆电机的输入端与控制模块13通过电路连接，调音杆电机用于带动调音杆转动弦轴，实现调节钢琴琴弦的松紧程度；调音杆一端固定于调音杆电机的转轴上，调音杆另一端为自由端，使用时将调音杆的自由端安装在钢琴对应的弦轴上；
所述压弦臂模块包括压弦电机、传动螺杆、压柱、压弦臂及支点铰座，压弦电机通过固定螺钉固定在外壳2上，压弦电机的输入端与控制模块13通过电路连接；传动螺杆固定在压弦电机转轴上；压柱与传动螺杆螺纹连接，同时压柱嵌设在梯形键槽内，沿着梯形键槽上下滑移，梯形键槽固定在外壳2上，压弦臂穿过固定在上盖24上的支点铰座，压弦臂一端固定在压柱的转动副上，另一端由外壳2上的开口伸出，并在该端上设置有压弦毡布；压弦电机用于转动固定在压弦电机转轴上的传动螺杆，随着压弦电机正/反向转动，传动螺杆带动压柱上/下位移，压柱通过一个梯形键槽固定在外壳2上，防止由于压弦电机转动时引起的左右晃动，使压柱只能沿着梯形键槽上下滑移；压弦臂一端固定在压柱的转动副上，并穿过固定在上盖24上的支点铰座，另一端由外壳2上的开口伸出，并在该端固定上压弦毡布，通过压柱向下移动，压弦臂与压柱相连的一端随着下移，压弦臂穿过支点铰座形成杠杆结构，压弦臂伸出壳体2的一端升起，实现压弦臂对琴弦的按压。
所述LCD显示屏26固定于壳体的侧面，LCD显示屏26与控制模块13连接，LCD显示屏26用于显示调节状态与指令提示。
所述控制模块13固定于壳体的内侧，控制模块13与所述拾音模块25相连，用于接收拾音模块所获得的声音信号，并处理该声音信号，获得声音信号的频谱信息；控制模块13与调音杆模块中的调音杆电机相连，用于控制调音杆电机转动；控制模块13与压弦臂模块中的压弦电机相连，用于控制压弦电机转动；控制模块13与LCD显示屏26相连，用于实现LCD显示屏26的显示调节状态与指令提示。
全自动钢琴调律方法，包括以下步骤：
a、将本实用新型全自动钢琴调律装置安装在钢琴内对应琴键的弦轴上，每个琴键对应着三个弦轴，安装时将装置的三个调音杆，调音杆Ⅰ4、调音杆Ⅱ5和调音杆Ⅲ6分别对应安装到相应的弦轴上，并且压弦臂Ⅰ9、压弦臂Ⅱ10和压弦臂Ⅲ11分别位于每根琴弦的正上方处于未压弦状态；
b、由LCD显示屏26提示用户“请反复按下对应琴键(第1次)”，以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续3秒，第一根琴弦是由压弦臂Ⅰ9实现按压，调节其松紧的弦轴是由调音杆Ⅰ4转动，控制模块13控制压弦电机Ⅱ21转动，压弦电机Ⅱ21驱动传动螺杆Ⅱ18转动，传动螺杆Ⅱ18带动压柱Ⅱ15向下位移，此时压弦臂Ⅱ10按压第二根琴弦，同时控制模块13控制压弦电机Ⅲ20转动，压弦电机Ⅲ20驱动传动螺杆Ⅲ19转动，传动螺杆Ⅲ19带动压柱Ⅲ14向下位移，此时压弦臂Ⅲ11按压第三根琴弦，此时，只有压弦臂Ⅰ9未按压第一根琴弦，只有第一根琴弦可以发声，拾音模块25将收集到的声音信号送入控制模块13进行频谱分析，获得第一根琴弦的基音频率，以上过程在3秒内完成。然后，以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续3秒。同时，控制模块13控制调音杆电机Ⅰ3转动，带动调音杆Ⅰ4转动弦轴，将第一根琴弦的基音频率调节至f基-1，并由控制模块13控制压弦电机Ⅰ22反向转动，使压弦臂Ⅰ9移动至初始位置，以上过程在3秒内完成；以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续3秒，第二根琴弦是由压弦臂Ⅱ10实现按压，调节其松紧的弦轴是由调音杆Ⅱ5转动，控制模块13控制压弦电机Ⅰ22转动，压弦电机Ⅰ22驱动传动螺杆Ⅰ23转动，传动螺杆Ⅰ23带动压柱Ⅰ17向下位移，此时压弦臂Ⅰ9按压第一根琴弦，同时控制模块13控制压弦电机Ⅲ20转动，压弦电机Ⅲ20驱动传动螺杆Ⅲ19转动，传动螺杆Ⅲ19带动压柱Ⅲ14向下位移，此时压弦臂Ⅲ11按压第三根琴弦，此时，只有压弦臂Ⅱ10未按压第二根琴弦，只有第二根琴弦可以发声，拾音模块25将收集到的声音信号送入控制模块13进行频谱分析，获得第二根琴弦的基音频率，以上过程在3秒内完成。然后，以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续3秒。同时，控制模块13控制调音杆电机Ⅱ1转动，带动调音杆Ⅱ5转动弦轴，将第二根琴弦的基音频率调节至f基，并由控制模块13控制压弦电机Ⅱ21反向转动，使压弦臂Ⅱ10移动至初始位置，以上过程在3秒内完成；以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续3秒，第三根琴弦是由压弦臂Ⅲ11实现按压，调节其松紧的弦轴是由调音杆Ⅲ6转动，控制模块13控制压弦电机Ⅰ22转动，压弦电机Ⅰ22驱动传动螺杆Ⅰ23转动，传动螺杆Ⅰ23带动压柱Ⅰ17向下位移，此时压弦臂Ⅰ9按压第一根琴弦，控制模块13控制压弦电机Ⅱ21转动，压弦电机Ⅱ21驱动传动螺杆Ⅱ18转动，传动螺杆Ⅱ18带动压柱Ⅱ15向下位移，此时压弦臂Ⅱ10按压第二根琴弦，此时，只有压弦臂Ⅲ11未按压第三根琴弦，只有第三根琴弦可以发声，拾音模块25将收集到的声音信号送入控制模块13进行频谱分析，获得第三根琴弦的基音频率，以上过程在3秒内完成。然后，以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续3秒。同时，控制模块13控制调音杆电机Ⅲ7转动，带动调音杆Ⅲ6转动弦轴，将第三根琴弦的基音频率调节至f基+1，并由控制模块13控制压弦电机Ⅲ20反向转动，使压弦臂Ⅲ11移动至初始位置，以上过程在3秒内完成；
c、由LCD显示屏26提示用户“请反复按下对应琴键(第2次)”，以每秒两次的频率反复按下琴弦对应琴键，持续5秒，控制模块13同时控制调音杆电机Ⅰ3和调音杆电机Ⅲ7转动，分别带动调音杆Ⅰ4和调音杆Ⅲ6转动对应弦轴，并将弦轴所对应的琴弦基音频率在[f基-1,f基]和[f基,f基+1]范围内调节，调节精度为0.1Hz，以上过程在5秒内完成。同时，控制模块13将拾音模块25采集到的声音信号进行频谱分析，并由控制模块13记录相应(1/0.1)Hz+1＝11种状态下三个调音杆电机的电机电流，记录完成由LCD显示屏26提示用户“停止按键，请稍后”；
d、在11种状态下，取频谱图当中f基-1，f基-0.5，f基，f基+0.5，f基+1这五个固定频率点的峰值，用这五个峰值点进行多项式曲线拟合，如图7所示，获得11条对应的调节峰值曲线l1,l2,…,l11；
f、将专业调律师调律后的钢琴琴键所对应的声音信号进行频谱分析，同样取频谱图当中f基-1，f基-0.5，f基，f基+0.5，f基+1这五个固定频率点的峰值，用这五个峰值点进行多项式曲线拟合，获得相应琴键的标准音律峰值曲线l标；
g、分别计算曲线l1,l2,…,l11与曲线l标的残差平方和，残差平方和最小值对应的调节峰值曲线为最佳拟合曲线，获得最佳拟合曲线，即为最佳音律状态；
h、根据最佳音律状态所对应的调音杆电机的电机电流，控制模块13控制调音杆电机Ⅰ3和调音杆电机Ⅲ7转动，分别带动调音杆Ⅰ4和调音杆Ⅲ6转动转动对应弦轴，并将弦轴所对应的琴弦调节至最佳音律状态；
i、最终达到优质的钢琴调律效果，由LCD显示屏26提示用户“调律已完成”。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。