本發(fā)明主要涉及自動翻譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在樂器演奏中能自動翻閱紙版樂譜的超聲頭部指令探測自動翻譜裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

在鋼琴或其他樂器演奏中，樂曲譜面頁數(shù)往往隨著演奏難度的增加而增加。一首樂曲少則數(shù)頁，多則幾十頁。對于彈奏速度快、或翻頁處正需雙手彈奏的樂曲來說，翻頁動作不及時就會影響演奏效果。故而在正規(guī)演奏或正規(guī)考試中，往往需配備專人輔助翻譜。為了做好該項工作，翻譜人員要求熟悉曲目，并在輔助翻譜時專心致志，這不僅在人力上是一種浪費，且對于心理因素不太好的演奏人員來說，還會分心，影響演奏效果。

目前有一種通過踩動腳踏實現(xiàn)翻譜的機械式翻譜機，但這種翻譜機對于演奏中使用腳踏較多的樂曲來說，是一種干擾；另外，若翻譜處剛好需要踩下弱音踏板或延音踏板等，將會導(dǎo)致翻譜無法順利實施。

還有一種電子翻譜機，類似于平板電腦。這種翻譜機價格昂貴，且需要電子樂譜，目前市面上的電子樂譜并不全面，且樂譜翻閱由程序控制，應(yīng)變性較差。

最后還有一種紅外線觸發(fā)翻譜機，利用腿部小幅度擺動阻斷相應(yīng)紅外線，產(chǎn)生翻頁控制信號進行翻譜。這種裝置易受熱空氣或強光等干擾，且需使用腿部，也容易引起分心或?qū)е旅y中失控。

本裝置就是為解決以上問題而設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種超聲頭部指令探測自動翻譜裝置與工作方法。超聲檢測終端通過位于譜夾左、右兩側(cè)的超聲波傳感器探測到演奏者頭部距離發(fā)射端的距離，當(dāng)該距離在預(yù)先設(shè)定探測區(qū)域內(nèi)，并停留達一定時長時，啟動翻譜指令，左、右兩側(cè)超聲波傳感器工作與否分別對應(yīng)啟動前翻或后翻指令?？刂颇K發(fā)出控制信號啟動驅(qū)動終端中與目標(biāo)頁面相連的齒輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動翻譜動作。該裝置具有操作靈敏、實時隨心，安裝方便、成本低的優(yōu)點。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下。

超聲頭部指令探測自動翻譜裝置，其包括超聲檢測終端、控制模塊與驅(qū)動終端，超聲檢測終端與控制模塊無線連接，控制模塊中的控制信號端與驅(qū)動終端連接；超聲檢測終端包含位于譜夾外殼內(nèi)側(cè)的左、右兩側(cè)的超聲波傳感器，控制模塊檢測演奏者頭部是否進入預(yù)先設(shè)定的探測范圍內(nèi)，并停留設(shè)定時長，若否，則不進行翻譜，若是，則啟動翻譜，驅(qū)動終端接收到控制信號后，先后啟動位移馬達和旋轉(zhuǎn)馬達，位移馬達的第一動力輸出齒輪帶動位移桿移動，進而移動定位齒輪，使定位齒輪與需要翻轉(zhuǎn)的頁面所連接的翻轉(zhuǎn)齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)馬達的第二動力輸出齒輪帶動所述定位齒輪旋轉(zhuǎn)，定位齒輪與翻轉(zhuǎn)齒輪嚙合傳動，將相應(yīng)的頁面進行翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)樂譜翻頁。

進一步地，當(dāng)演奏者頭部進入譜夾左、右兩側(cè)超聲波傳感器探測區(qū)域內(nèi)，超聲波傳感器測得發(fā)射端與頭部之間的距離，當(dāng)該距離在預(yù)先設(shè)定的探測范圍內(nèi)，并停留設(shè)定時長時，啟動翻譜指令，左、右傳感器的工作分別對應(yīng)樂譜的后翻和前翻兩種控制，解放了手腳，使演奏不受干擾。

進一步地，驅(qū)動終端包含位移馬達、旋轉(zhuǎn)馬達、齒輪組、折疊譜夾、定位齒輪、位移桿、第一動力輸出齒輪、第二動力輸出齒輪，折疊譜夾由若干頁面組成，每頁面包含的頁面支架與齒輪組中的相應(yīng)翻轉(zhuǎn)齒輪相連，翻轉(zhuǎn)齒輪的旋轉(zhuǎn)能帶動該頁面翻轉(zhuǎn)，齒輪組中的翻轉(zhuǎn)齒輪按頁面順序縱向排列，當(dāng)驅(qū)動終端接收到控制信號，啟動位移馬達，一動力輸出齒輪使位移桿頂部的定位齒輪移動到與目標(biāo)頁面連接的翻轉(zhuǎn)齒輪處，緊接著旋轉(zhuǎn)馬達啟動，通過第二動力輸出齒輪帶動定位齒輪和相應(yīng)頁面連接的齒輪旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)譜面翻頁，旋轉(zhuǎn)馬達的逆時針旋轉(zhuǎn)與順時針旋轉(zhuǎn)分別對應(yīng)譜面的后翻與前翻。

進一步地，可通過調(diào)整齒輪組相鄰翻轉(zhuǎn)齒輪間的縱向間距，調(diào)整頁面數(shù)量，得到總頁面數(shù)不同規(guī)格的譜夾，該裝置適用于鋼琴演奏或其他涉及樂曲翻譜的樂器演奏。

進一步地，在譜夾打開后的內(nèi)頂部加裝led護眼燈，用于在光線不佳情況下演奏時增加光線亮度。

所述超聲頭部指令探測自動翻譜裝置的工作方法，包括：

步驟1：自檢；翻開譜夾，打開電源開關(guān)，啟動自檢；自檢包括超聲檢測終端、控制模塊與驅(qū)動終端之間的連接狀態(tài)，驅(qū)動終端齒輪初始位置檢測；如果設(shè)備狀態(tài)一切正常，指示燈常亮綠燈；如果設(shè)備狀態(tài)不正常，指示燈長亮紅燈，并結(jié)束；

步驟2：探測參數(shù)和工作時間設(shè)定；設(shè)置探測距離檔位和探測范圍內(nèi)頭部停留時長；若演奏者演奏狀況不變，則初次設(shè)定好的探測參數(shù)可儲存下來，以后不做改變；參數(shù)設(shè)置好后，演奏者根據(jù)演奏習(xí)慣移動頭部進入指定探測范圍內(nèi)，測試檔位和停留時長是否最佳，然后設(shè)置工作時間，工作時間到則自動關(guān)機；

步驟3：超聲波傳感器測距；左、右兩側(cè)超聲波傳感器發(fā)射超聲波，當(dāng)遇到頭部進入探測區(qū)域內(nèi)時，部分反射波反向傳輸被接收器接收，控制模塊計算出頭部距離發(fā)射端的距離；

步驟4：探測到的距離信息與預(yù)先設(shè)定好的距離范圍作比較，若在設(shè)定距離范圍內(nèi)，且回波持續(xù)時長滿足設(shè)定停留時長，則獲得翻譜指令，并將控制信號發(fā)送給驅(qū)動終端；

步驟5：驅(qū)動終端獲得控制信號，啟動位移馬達，位移馬達轉(zhuǎn)動通過第一動力輸出齒輪帶動位移桿移動，使位移桿頂部的定位齒輪到與目標(biāo)頁面相連的翻轉(zhuǎn)齒輪嚙合；

步驟6：旋轉(zhuǎn)馬達轉(zhuǎn)動，第二動力輸出齒輪帶動定位齒輪和與目標(biāo)頁面相連的翻轉(zhuǎn)齒輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)翻譜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、使用紙版樂譜，有助于視力健康。

2、安裝方便，紙版樂譜可如傳統(tǒng)方式般一頁頁放入譜夾頁面中，可多達幾十頁，譜夾可折疊。

3、解決了演奏者在演奏同時翻譜不便的問題，使演奏者手腳得以解放，專心于演奏，并能實現(xiàn)實時隨心翻譜。

4、在演奏中依據(jù)頭部進入左、右指定探測區(qū)域內(nèi)達一定時長時啟動翻譜控制，實時隨心，可實現(xiàn)翻譜操作或者誤操作下的糾錯。

5、采用超聲波傳感器進行動作檢測，精度高。

6、超聲檢測終端和控制模塊之間的信號采用無線傳輸，使整套裝置簡潔，擺脫線纜的糾擾。

附圖說明

圖1是實例中超聲頭部指令探測自動翻譜裝置的系統(tǒng)框圖；

圖2是實例中的超聲頭部指令探測自動翻譜裝置主要機械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實例中超聲頭部指令探測自動翻譜裝置的整體布局示意圖；

圖4是實例中超聲頭部指令探測自動翻譜裝置的工作流程圖。

圖中：201-控制模塊，202-驅(qū)動終端，203-頁面支架，204-位移馬達，205-旋轉(zhuǎn)馬達，206-齒輪組，207-定位齒輪，208-位移桿，209-第一動力輸出齒輪，210-固定件，211-第二動力輸出齒輪；302-指示燈，303-led燈，304-頁面，305-譜夾外殼，306-超聲波傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述說明，但本發(fā)明的實施和保護不限于此。

本實例提出的演奏用超聲頭部指令探測自動翻譜裝置，其系統(tǒng)框圖如圖1所示，其包括超聲檢測終端、控制模塊201和驅(qū)動終端202。超聲檢測終端包含的兩個超聲波傳感器306，分別位于譜夾外殼305內(nèi)側(cè)的左、右兩側(cè)，用以測量頭部進入兩側(cè)探測區(qū)域后的距離信息?？刂颇K包括順次連接的通信單元、數(shù)據(jù)緩存單元、回波分析單元和控制器。當(dāng)譜夾打開，電源開關(guān)切換到on，位于譜夾左、右兩側(cè)的超聲波傳感器開始發(fā)射超聲波，當(dāng)演奏者意欲翻譜時，移動頭部進入指定的超聲波傳感器探測范圍內(nèi)，并在探測范圍內(nèi)停留一定時長，此時控制模塊中的回波分析單元，通過分析獲取的距離信息、回波持續(xù)時間和工作超聲傳感器的方位信息獲得演奏者具體翻譜指令，并將控制信號通過控制器發(fā)送給驅(qū)動終端，驅(qū)動終端接收到控制信息后啟動位移馬達和旋轉(zhuǎn)馬達，帶動連接目標(biāo)頁面304的相應(yīng)齒輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)翻譜動作。

實施例中超聲探測終端包含位于譜夾左、右兩側(cè)的兩組一體式超聲波傳感器和通信單元，超聲波傳感器的指定探測范圍可根據(jù)使用者的身高和彈奏習(xí)慣三檔可調(diào)，將探測到的距離信息與事先設(shè)置好的三組距離數(shù)據(jù)做比較，可將探測范圍設(shè)定為遠、中、近三擋。當(dāng)演奏者身材較小，設(shè)置成遠檔；當(dāng)演奏者身材高大，彈奏時晃動較多時，設(shè)置為近檔；狀態(tài)居中時，設(shè)置為中檔。當(dāng)最佳探測距離設(shè)置好后，每當(dāng)頭部移動進入超聲傳感器相應(yīng)探測范圍內(nèi)并保持一定時長時，獲得翻譜指令。當(dāng)演奏者意欲后翻時，移動頭部到譜夾左側(cè)超聲傳感器探測范圍內(nèi)，并停留一定時長；當(dāng)演奏者意預(yù)前翻時，移動頭部進入譜夾右側(cè)超聲傳感器探測范圍內(nèi)，并停留一定時長。此時控制模塊獲取演奏者翻譜指令，并將控制信號發(fā)送給驅(qū)動終端。

實施例中的超聲波傳感器具有性能穩(wěn)定，測量距離精準(zhǔn)的優(yōu)點。市面上最普通的超聲波傳感器探測距離2-450厘米，精度可達0.3厘米級，感應(yīng)角度不大于15度，尺寸小，價格非常便宜，對于此裝置已完全夠用。測距基本原理是：超聲波傳感器中發(fā)射器向前方發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返射回來，超聲波傳感器中接收器收到反射回波立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離，即：s=340t/2。當(dāng)演奏者頭部一旦進入左、右兩側(cè)超聲波傳感器預(yù)設(shè)的工作距離范圍內(nèi)，并停留達一定時長時，回波分析單元獲得翻譜指令，通過控制模塊啟動驅(qū)動終端，并計算出驅(qū)動終端中位移馬達轉(zhuǎn)動角度，以使位移桿頂部定位齒輪移動到目標(biāo)頁面304對應(yīng)的齒輪處，此時，旋轉(zhuǎn)馬達開始工作，帶動定位齒輪和目標(biāo)頁面對應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)翻頁動作。

實施例中的控制模塊包括通信單元、數(shù)據(jù)緩存單元、回波分析單元、控制器，位于譜夾左、右兩側(cè)的超聲檢測終端分別與位于譜夾中部頂端的控制模塊無線連接，控制模塊中控制器的的控制信號端與驅(qū)動終端連接，驅(qū)動終端通過獲取頭部指令進行翻譜，解放了手腳，使演奏不受干擾。

作為實例，折疊譜夾可由若干頁面304組成，每一頁面包含三層，上下兩層為上端開口的塑料薄膜袋，用以插裝紙版樂譜，中間層為塑料頁面支架203，用以帶動軟質(zhì)頁面翻動。頁面支架上可以打有若干小孔，用以減輕支架重量。除頁面支架外，驅(qū)動終端的核心部件安裝于譜夾打開的中間部位，如圖3所示，包含位移馬達204、旋轉(zhuǎn)馬達205和齒輪組206，如圖2所示。每一頁面中的頁面支架203與齒輪組206中的相應(yīng)翻轉(zhuǎn)齒輪連接，齒輪旋轉(zhuǎn)帶動該頁面翻轉(zhuǎn)。齒輪組中的翻轉(zhuǎn)齒輪安裝在齒輪組中心軸上按頁面順序縱向排列，齒輪組中心軸兩端通過固定件210固定，并與位移桿208頂部的定位齒輪207、翻轉(zhuǎn)齒輪始終調(diào)整好初始位置，使齒輪間能順利嚙合。位移桿208安裝在另一中心軸上并能繞中心軸轉(zhuǎn)動，中心軸的一端或者兩端與固定件10連接，當(dāng)驅(qū)動終端接收到控制信號時，啟動位移馬達204，第一動力輸出齒輪209使位移桿208頂部定位齒輪207移動到與目標(biāo)頁面連接的齒輪組中的相應(yīng)翻轉(zhuǎn)齒輪處，緊接著旋轉(zhuǎn)馬達205啟動，第二動力輸出齒輪211帶動定位齒輪207轉(zhuǎn)動，從而帶動與目標(biāo)頁面連接的相應(yīng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)譜面翻頁，旋轉(zhuǎn)馬達205的逆時針旋轉(zhuǎn)與順時針旋轉(zhuǎn)分別對應(yīng)譜面的后翻與前翻。

超聲頭部指令探測自動翻譜裝置與實現(xiàn)方法實施例中，可通過調(diào)整齒輪組相鄰翻轉(zhuǎn)齒輪間的縱向間距，調(diào)整頁面數(shù)量，得到總頁面數(shù)不同規(guī)格的譜夾，紙質(zhì)版樂譜分頁插入譜夾頁面中，譜夾中頁面大小可以足夠放入a4版面紙質(zhì)樂譜為標(biāo)準(zhǔn)。該裝置適用于鋼琴演奏或其他涉及到翻譜的樂器演奏。

超聲頭部指令探測自動翻譜裝置與實現(xiàn)方法實施例中，在譜夾打開頂部加裝led護眼燈303，用于增加演奏時的光線亮度。

圖4為所述發(fā)明超聲頭部指令探測自動翻譜裝置的工作流程圖。其具體實施步驟包括：

步驟1：自檢。翻開譜夾，打開電源開關(guān)，啟動自檢。自檢包括各部分間的有線和無線連接狀態(tài)，驅(qū)動終端齒輪初始位置檢測。如果設(shè)備狀態(tài)一切正常，指示燈302常亮綠燈；如果設(shè)備狀態(tài)不正常，指示燈長亮紅燈，并結(jié)束。

步驟2：探測參數(shù)和工作時間設(shè)定。設(shè)置探測距離檔位和探測范圍內(nèi)頭部停留時長。若演奏者演奏狀況不變，則初次設(shè)定好的探測參數(shù)可儲存下來，以后不做改變。參數(shù)設(shè)置好后，演奏者根據(jù)演奏習(xí)慣移動頭部進入指定探測范圍內(nèi)，測試檔位和停留時長是否最佳。然后設(shè)置工作時間，工作時間到，裝置自動關(guān)機。

步驟3：超聲波傳感器測距。左、右兩側(cè)超聲波傳感器發(fā)射超聲波，當(dāng)遇到頭部進入探測區(qū)域內(nèi)時，部分反射波反向傳輸被接收器接收，可計算出頭部距離發(fā)射端的距離。

步驟4：探測到的距離信息與預(yù)先設(shè)定好的距離范圍作比較，若在設(shè)定距離范圍內(nèi)，且回波持續(xù)時長滿足設(shè)定停留時長，則獲得翻譜指令，并將控制信號發(fā)送給驅(qū)動終端。

步驟5：驅(qū)動終端獲得控制信號，啟動位移馬達，位移馬達轉(zhuǎn)動，移動位移桿頂部定位齒輪到與目標(biāo)頁面相連的齒輪處。

步驟6：旋轉(zhuǎn)馬達轉(zhuǎn)動，帶動定位齒輪和與目標(biāo)頁面相連的齒輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)翻譜。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下做作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍。