纸带八音盒自动打孔机开题报告

1. 研究目的与意义

手摇八音盒是机械八音盒的一种，它的特色就在于能自行用纸带谱曲，然后将纸带插入，通过手摇机芯的方式可以播放出不同的曲目，那么手摇八音盒的纸带要求有哪些呢?

八音盒的纸带要看八音盒的规格，购买时商家会提醒纸带的规格，也可以在购买手摇八音盒的时候多买一些纸带备用，一般普通手摇八音盒纸带要求：宽度70毫米，厚度0.3毫米，纵向150个节拍，横向30音域，打孔孔径2毫米。手摇八音盒之所以可以演奏出不同的音乐，依靠的就是做好孔标记的纸带，将五线谱画在纸带上，在合适的位置打好孔位，手摇八音盒就能通过机芯与孔位播放出音乐，手摇八音盒的纸带在长度、宽度、厚度等规格方面都有一定的要求，一般是与八音盒配套的。纸带打孔是玩手摇八音盒的关键，目前都是人工打孔。

手摇八音盒是机械八音盒的一种，它的特色就在于能自行用纸带谱曲，然后将纸带插入，通过手摇机芯的方式可以播放出不同的曲目。

2. 课题关键问题和重难点

给纸带音乐盒的纸带打孔是比较麻烦的一项工作，纸带八音盒的纸带并不是将五线谱画上去就行了，还需要在固定位置打孔才能播放出音乐，纸带八音盒的打孔方法，现行的方案只有人工打孔：自己根据五线谱或简谱，把曲子对应着排到纸带上，按照每一个音用铅笔做上记号，然后用打孔器对着纸带上的记号打孔。不过这种方法比较费时间，而且打出来的效果不—定很好听。

现准备研发出一种自动打孔器，根据输入的midi通过软件生成打孔路径信息，在单片机的控制下自动完成打孔流程，解放双手，加快纸带制作进程。

难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

八音盒的工作原理是动力带动表面有小凸起的音筒匀速转动，当凸起经过音板音条时会拨动簧片（先将其慢慢抬起，然后突然放下）使簧片按设定的振动频率振动而发出设定的声音。八音盒的音板部分是在一块弹性钢板上切割长短一致，但是厚薄粗细不等的细条做成的（(厚薄粗细按设定振动频率不等)。音筒上的一个凸点相当于是乐谱上一个音符。一个音筒按有规律设定的凸点，音筒转动，凸点从音板边缘划过，由于凸点的不同，使发音不同，再加上阻尼器的作用，使音筒做匀速转动，一周转下来一般普通机芯在8-17秒之间，这就足以把一首曲子的高潮部分表达出来;当然高端的音乐盒一般在30秒-8分钟之间循环。八音盒阻尼器指的是八音盒内转的飞快的那个东西，包含governor (调速器）和endless screw(蜗杆)，原理是调速器高速旋转时产生空气阻力，进而限制发条能星输出，以免能量释放过多导致歌曲播放速度过快。

最早的音乐盒叫八音盒，其发音的钢片一共有8根，也就是可以弹出8个音阶，后来发展有18音，可以弹出18个音阶，慢慢地发展有30音、50音、78音、156音。

音乐盒的音数越多，其可以弹奏的音乐更为丰富，表现力越强，因此一般因数越多，可以播放的音乐时段及播放时长越长。例如:18音机芯，全段曲长为15秒，上足发条，循环播放时间为1-2分钟:30音机芯全段曲长为32秒，上足发条，循环播放时间为4-5分钟:50音机芯，全段曲长为48秒另外，八音盒的音筒也是影响声音的重要部位，一般音筒体积大，声音共鸣区效果好，会让人感觉有和弦的效果。

4. 研究方案

由于没有现成机器参照，初步构想的方案可能会经历多次架构迭代，

设计整体安排如下：

5. 工作计划

设计整体安排如下：

1. 手绘机械原理图，架构设计，并在c4d将手稿变成3d零件形成初步构想。在solidworks中完成具体零件设计，完成零件选型。

2. 进行电气部分测试，同时编写上位机与下位机软件，支持midi序列导入自动生成主机机头运行路径，带有位置闭环反馈确保打孔位置不发生位置偏移。在算法中时间路径规划争取最短时间完成打孔任务。

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