一种钢琴调音方法与流程

本发明涉及钢琴调音，具体涉及一种钢琴调音方法。

背景技术：

目前人工调音费事并且成本较高，在调音过程中主要依靠技术人员的听觉经验，可能会产生较大误差。专利cn2010101138025公开了一种钢琴自动调音装置，自动调音装置包括音频输入装置、滤波器，音频输入装置和滤波器相连接，音频输入装置的音频信号声波经过滤波器滤掉高次谐波，滤波器与波形放大器相连接，经过滤波器过滤的波形经过波形放大器把进行放大，波形放大器与波形整型电路相连接，声波经过波形整型电路整型以后输入到中央处理器，中央处理器根据标准频率对声波频率处理，中央处理器控制驱动电路，驱动电路驱动所述自动调音装置的调节机构。这种钢琴自动调音装置能够实现了钢琴调音过程的自动化，但是，其没有考虑钢琴弹奏时因泛音共振对调音可能产生的干扰，此外也没有保护装置防止调音时琴弦断裂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钢琴调音方法，以使钢琴调音更为准确，并防止调音时琴弦断裂。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

s1：拆除立式钢琴前盖，安装自动弹键装置、自动调音及止音装置、收音对比及控制系统，其中，

自动调音及止音装置与收音对比及控制系统相连，自动弹键装置通过定位平台安装在支撑平台上；

收音对比及控制系统包括收音麦克风、对比系统、逻辑系统和控制系统，收音麦克风位于收音对比及控制系统外壳外部，并通过a/d转换模块与对比系统相连，对比系统与逻辑系统、自动调音及止音装置的力矩传感器相连，逻辑系统与控制系统相连，控制系统与自动弹键装置的动力箱、自动调音及止音装置的力矩电机相连；

自动调音及止音装置包括自动调音装置和止音装置，自动调音装置共有若干力矩电机，每个力矩电机分别与收音对比及控制系统的控制系统相连，每个力矩电机通过力矩传感器与调音扳手相连，每个调音扳手分别对应钢琴的调音弦轴，力矩电机上下层次排布；

自动弹键装置包括定位平台、动力箱、运动丝杠、导轨、定位支架、橡胶指尖、运动平台、力矩电机和机械臂；动力箱包括异步电机、谐波减速器、高精度磁性编码器以及总线驱动器；定位平台、运动丝杠、导轨、定位支架组成前后移动平台，两个动力箱、运动丝杠、导轨组成左右移动平台；两个动力箱分别与收音对比及控制系统的控制系统相连；运动平台、力矩电机、机械臂和橡胶指尖组成弹奏结构；力矩电机安装在运动平台上，且与收音对比及控制系统的控制系统相连；

根据立式钢琴键盘宽度，调整自动弹键装置运动平台距白键的初始位置、终止位置和白键数，并在收音对比及控制系统设置初始位置和终止位置的音高；

s2：收音对比及控制系统向自动弹键装置的动力箱传送运动指令，使运动平台运动到琴键初始位置；收音对比及控制系统向自动弹键装置的力矩电机传送指令，力矩电机带动机械臂转动一次，使橡胶指尖敲击键盘一次；

s3：收音对比及控制系统中的收音麦克风收录敲击的琴键泛音，并将琴键泛音转化成数字信号存入收音对比及控制系统中；收音对比及控制系统向自动调音及止音装置的止音模块发出指令，止音模块启动停止琴弦振动，之后回到初始状态；

s4：当该位置琴键泛音收录若干次后，收音对比及控制系统中的对比模块将琴键泛音的数字信号与该位置标准泛音的数字信号进行对比，并将对比差值输出到逻辑模块；逻辑模块去掉差值的最大值和最小值，并判断剩余差值的均值是否在允许范围；

s5：如果剩余差值在允许范围内，收音对比及控制系统向自动弹键装置的动力箱传送运动指令，使运动平台运动到下一个琴键位置，重复上述步骤s2-s4；

如果剩余差值不在允许范围内，则输出到控制系统，收音对比及控制系统的控制系统将获得的均值转化成自动调音及止音装置中力矩电机的转动角度，并输出信号使自动调音装置的力矩电机转动相应的角度，力矩电机带动调音扳手旋转；当调音扳手完成调整后，重复步骤s3-s4，直到满足剩余差值在允许范围内；

s6：当白键调音完毕之后，调整自动弹键装置运动平台距黑键的初始位置、终止位置和黑键数，并在收音对比及控制系统设置初始位置和终止位置的音高，重复步骤s2-s5，直至完成调音工作。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述收音对比及控制系统的外壳安放在立式钢琴上部，所述自动调音及止音装置安装在立式钢琴调音板前并与收音对比及控制系统的外壳相连，所述自动弹键装置通过定位平台安装在支撑平台上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤s1还包括：调整支撑平台的高度、自动弹键装置的力矩电机转动角度，使橡胶指尖弹奏立式钢琴琴键的力度在适当范围内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤s4具体包括：当该位置琴键泛音收录5次后，收音对比及控制系统中的对比模块将琴键泛音的数字信号与该位置标准泛音的数字信号进行对比，并将5次对比差值输出到逻辑模块；逻辑模块去掉差值的最大值和最小值，并判断剩余3次差值的均值是否在允许范围。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤s5具体包括：

如果剩余差值在允许范围内，收音对比及控制系统向自动弹键装置的动力箱传送运动指令，使运动平台运动到下一个琴键位置，重复上述步骤s2-s4；如果剩余差值不在允许范围内，则输出到控制系统，收音对比及控制系统的控制系统将获得的均值转化成自动调音及止音装置中力矩电机的转动角度，并输出信号使自动调音装置的力矩电机转动相应的角度，力矩电机带动调音扳手旋转；当调音扳手完成调整后，重复步骤s3-s4，直到满足3次剩余差值在允许范围内；同时，调音扳手上的扭矩传感器实时记录调音扳手的力矩，并将力矩信息传输到收音对比及控制系统，收音对比及控制系统将收到的力矩转化成拉应力，并与该位置预设的琴弦最大拉应力对比，如果扭矩传感器获得的调音扳手的力矩达到极限值时，立即停止调音进程并发出警报。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种钢琴调音方法，简化了调音过程，调音准确度优于人工调音，可完全取代专业调音技术人员；通过止音装置克服了琴弦震动产生的泛音干扰，提高了收集音高准确度；通过调音扳手上的扭矩传感器实时监测调音扳手的力矩，保护琴弦不因为调音造成断裂。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种立式钢琴自动调音装置安装于立式钢琴上时的示意图；

图2为本发明实施例中的自动弹键装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中的自动调音及止音装置的电机排布图；

图4为本发明实施例中的自动调音及止音装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中的一种钢琴调音方法的流程图

以上图1-4中，1、收音对比及控制系统，2、立式钢琴，3、自动调音及止音装置，3-1、力矩电机，3-2、力矩传感器，3-3、调音扳手，4、自动弹键装置，4-1、定位平台，4-2、动力箱，4-3、运动丝杠，4-4、导轨，4-5、定位支架，4-6、橡胶指尖，4-7、运动平台，4-8、力矩电机，4-9、机械臂，5、支撑平台。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明做进一步描述。

实施例

下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种立式钢琴自动调音系统，包括收音对比及控制系统1、立式钢琴2、自动调音及止音装置3、自动弹键装置4、支撑平台5组成，收音对比及控制系统1的外壳安放在立式钢琴2上部，自动调音及止音装置3安装在立式钢琴2调音板前，并与收音对比及控制系统1的外壳相连，自动弹键装置4通过定位平台4-1安装在支撑平台5上，图1中①位置为机械臂4-9初始位置，②位置为敲击钢琴白键位置，③位置为敲击钢琴黑键位置。

收音对比及控制系统1，由收音麦克风、对比系统、逻辑系统、控制系统组成，收音麦克风位于收音对比及控制系统1外壳外部，并通过a/d转换模块与对比系统相连，对比系统与逻辑系统、自动调音及止音装置3的力矩传感器3-2相连，逻辑系统与控制系统相连，控制系统与自动弹键装置3的动力箱4-2、自动调音及止音装置3的力矩电机3-1相连；

图2所示为自动弹键装置4，由定位平台4-1、动力箱4-2、运动丝杠4-3、导轨4-4、定位支架4-5、橡胶指尖4-6、运动平台4-7、力矩电机4-8和机械臂4-9组成；所述的动力箱1包括异步电机、谐波减速器、高精度磁性编码器以及总线驱动器；定位平台4-1、运动丝杠4-3、导轨4-4、定位支架4-5组成前后移动平台，以满足前后弹奏白黑键的运动要求，两个动力箱4-2、运动丝杠4-3、导轨4-4组成左右移动平台，以满足左右弹奏键盘的运动要求；两个动力箱4-2分别与收音对比及控制系统1的控制系统相连，一个控制运动平台4-7的前后运动，另一个控制运动平台4-7的左右运动；运动平台4-7、力矩电机4-8、机械臂4-9和橡胶指尖4-6组成弹奏结构，力矩电机4-8安装在运动平台4-7上，且受控于收音对比及控制系统1的控制系统，力矩电机4-8带动机械臂4-9旋转使橡胶指尖4-6敲击键盘完成弹奏过程。

自动调音及止音装置3，由自动调音装置和止音装置组成，自动调音装置共有88个力矩电机3-1，88个力矩电机3-1分别与收音对比及控制系统1的控制系统相连，每个力矩电机3-1通过力矩传感器3-2与调音扳手3-3相连。

如图3和图4所示，每个调音扳手分别对应立式钢琴的88个调音弦轴，力矩电机3-1上下层次排布以减少占用空间；

图5所示为上述立式钢琴自动调音装置的调音方法，包括步骤：

s1：拆除立式钢琴前盖，安装自动弹键装置、自动调音及止音装置、收音对比及控制系统；收音对比及控制系统的外壳安放在立式钢琴上部，自动调音及止音装置安装在立式钢琴调音板前，并与收音对比及控制系统的外壳相连，自动弹键装置通过定位平台安装在支撑平台上；调整支撑平台的高度、自动弹键装置的力矩电机转动角度，使橡胶指尖弹奏立式钢琴琴键的力度在适当范围内；

s2：收音对比及控制系统向自动弹键装置的动力箱传送运动指令，使运动平台运动到琴键初始位置；收音对比及控制系统向自动弹键装置的力矩电机传送指令，力矩电机带动机械臂转动一次，使橡胶指尖敲击键盘一次；

s3：收音对比及控制系统中的收音麦克风收录敲击的琴键泛音，并将琴键泛音转化成数字信号存入收音对比及控制系统中；收音对比及控制系统向自动调音及止音装置的止音模块发出指令，止音模块启动停止琴弦振动，之后回到初始状态；

s4：当该位置琴键泛音收录5次后，收音对比及控制系统中的对比模块将琴键泛音的数字信号与该位置标准泛音的数字信号进行对比，并将5次对比差值输出到逻辑模块；逻辑模块去掉差值的最大值和最小值，并判断剩余3次差值的均值是否在允许范围；

s5：如果剩余差值在允许范围内，收音对比及控制系统向自动弹键装置的动力箱传送运动指令，使运动平台运动到下一个琴键位置，重复上述步骤s2-s4；

如果剩余差值不在允许范围内，则输出到控制系统，收音对比及控制系统的控制系统将获得的均值转化成自动调音及止音装置中力矩电机的转动角度，并输出信号使自动调音装置的力矩电机转动相应的角度，力矩电机带动调音扳手旋转；当调音扳手完成调整后，重复步骤s3-s4，直到满足3次剩余差值在允许范围内；同时，调音扳手上的扭矩传感器实时记录调音扳手的力矩，并将力矩信息传输到收音对比及控制系统，收音对比及控制系统将收到的力矩转化成拉应力，并与该位置预设的琴弦最大拉应力对比，如果扭矩传感器获得的调音扳手的力矩达到极限值时，立即停止调音进程并发出警报

s6：当白键调音完毕之后，调整自动弹键装置运动平台距黑键的初始位置、终止位置和黑键数，并在收音对比及控制系统设置初始位置和终止位置的音高，重复步骤s2-s5，直至完成调音工作。