[發明專利]鍵盤類樂器琴鍵的動態圖像檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201410423764.1
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104200799B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 陳平川
• 申請（專利權）人: 杭州隨身教科技有限公司
• 主分類號: G10H1/34
• 分類號: G10H1/34
• 代理公司: 杭州偉知新盛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33275
• 代理人: 李成龍

本發明公開了一種鍵盤類樂器琴鍵的動態圖像檢測裝置及方法，采用三角法位移測量的原理，用一束光線以一定角度投射在琴鍵的表面形成光帶線，用光電探測裝置以另一角度對琴鍵表面的光帶線進行成像，琴鍵表面光線照射點的位置高度不同，光電探測裝置所接受散射或反射光線的角度也不同，由于投射光源與光電探測裝置的位置固定，通過計算投射光源與初始光帶線的距離及與琴鍵被按下后的光帶線的距離，即可得到琴鍵表面光線照射點的高度變化；本發明裝置利用一個唯一的投射光源，與一個唯一的圖像采集器，實現了設備結構的簡單化；在鍵盤樂器上配置及使用該裝置，不需要對樂器進行改裝，也不需要與琴鍵及聯動部件接觸，安裝簡單并可重復使用。

技術領域

本發明涉及一種通過結構光檢測鍵盤類樂器在演奏中的琴鍵運動狀態的裝置及方法。

背景技術

目前，鍵盤樂器琴鍵狀態檢測有很多方式。無改裝的方式較好的有國內發明專利（CN 102479501 A ）“鍵盤樂器琴鍵狀態的無改裝非接觸檢測裝置”。該裝置在琴鍵上面放置一組光電二級管，感應紅外線二級管投射到琴面，而引起的電信號變化感應鍵是否被按下，或抬起。

這個裝置的特點對安裝要求相對嚴格，需要配備標尺工具，微調裝置與鍵面的物理距離。并通過軟件對按鍵進行逐一校對。由于安裝在琴面上方，每次彈琴完畢以后，蓋琴蓋必須將裝置取走，下次又需要再進行調整、校對。裝置每個鍵面上方都需要配一對發射接收二級管，鋼琴琴鍵有88個之多。設備容易損壞，維修麻煩。由于光敏二級管的光電特性，對按鍵的精確位置無法進行準確記錄，只可以通過光電二級管的通斷感應出鍵的彈起與按下兩種狀態。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種鍵盤類樂器琴鍵的動態圖像檢測裝置及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的： 一種鍵盤類樂器琴鍵的動態圖像檢測裝置，它包括發射機構、檢測機構和控制器，所述發射機構位于琴鍵上方，用于發射持續的平行光束投射在琴鍵上；檢測機構用于檢測按鍵按下前后，發射機構投射在琴鍵表面的平行光束；控制器與檢測機構相連，用于接收檢測機構檢測的光束信號，計算得到鍵位的高度變化。

進一步地，所述發射機構包括陣列紅外線模塊和一字波浪鏡片；陣列紅外線模塊發出持續的紅外平行光，通過一字波浪鏡片后，轉變成一條寬度小于0.3mm、與鋼琴鍵平行的一字線紅外光，投射到鋼琴鍵上。

進一步地，所述檢測機構包括濾波片、透鏡和CCD；發射機構投射在琴鍵表面的平行光束，經過濾波片后只通過與陣列紅外線模塊發出的波段相同的光進入透鏡，最終由CCD采集。

進一步地，還包括支撐結構，所述支撐結構包括180度轉動軸、第一縱向支架、第二縱向支架、橫向支架和兩個鋼琴吸盤；其中，第一縱向支架和第二縱向支架為兩個長條形薄板；第一縱向支架和第二縱向支架通過180度轉動軸相連；第一縱向支架上安裝有發射機構和檢測機構，發射機構位于近180度轉動軸端；橫向支架中部開有連接孔，第二縱向支架插入橫向支架的連接孔中，通過螺栓與橫向支架固定連接；橫向支架的兩端設有兩個鋼琴吸盤，兩個鋼琴吸盤吸附在鋼琴共鳴箱的前面板上。

一種利用上述鍵盤類樂器琴鍵的動態圖像檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

（1）發射機構以角度a發射一束光線投射在琴鍵的表面，形成光帶線；

（2）檢測機構以另一角度對琴鍵表面的光帶線進行成像，得到琴鍵未按下時的光電圖像S1；琴鍵表面光線照射點的位置因為黑鍵和白鍵的高度不同，在檢測機構所形成的光電圖像為高低相錯的線段，黑鍵對應高位線段，白鍵對應低位線段；