[发明专利]全自动钢琴调律装置及方法

权利要求书

1.全自动钢琴调律装置，其特征在于：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；

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；

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。

2.根据权利要求1所述的全自动钢琴调律装置，其特征在于：所述拾音模块(25)为麦克风传感器。

3.根据权利要求2所述的全自动钢琴调律装置，其特征在于：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。

4.全自动钢琴调律方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将权利要求3所述的全自动钢琴调律装置安装在钢琴内对应琴键的弦轴上，每个琴键对应着三根琴弦；

b、启动装置，根据LCD显示屏(26)提示，反复按下琴弦对应琴键，通过压弦臂不同组合分别按压琴弦，拾音模块(25)接收钢琴琴弦发出的声音信号并将其发送给控制模块(13)，控制模块(13)进行频谱分析获得三根琴弦的基音频率，同时，三个调音杆分别拧动弦轴，将三根琴弦的基音频率分别调节至f_基-1，f_基，f_基+1，单位为Hz，并使三个压弦臂移动至初始位置；

c、根据LCD显示屏(26)提示，再次反复按下琴弦对应琴键，以三根琴弦位于中间的琴弦为中心，通过调音杆分别转动两侧的弦轴，使左侧琴弦基音频率在[f_基-1,f_基]范围内调节，右侧琴弦基音频率在[f_基,f_基+1]范围内调节，调节精度为0.1Hz，同时，控制模块(13)将接收到的声音信号进行频谱分析，并记录下相应状态下三个调音杆电机的电机电流；

d、将获得的(1/0.1)Hz+1＝11个频谱关系，取频谱图中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，用这五个峰值点绘制出对应的调节峰值曲线，得到11条调节峰值曲线；

e、获取标准音律频谱中f_基-1，f_基-0.5，f_基，f_基+0.5，f_基+1对应的五个固定频率点的峰值，用这五个点绘制出对应的标准音律峰值曲线；

f、分别计算步骤d中得到的11条调节峰值曲线与步骤e中得到的标准音律峰值曲线的残差平方和，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；

g、根据最佳音律状态所对应的调音杆电机的电机电流，控制调音杆调节至相应状态，即可实现钢琴调律。