WO2014180664A1 - Surcouche destinee a recouvrir un objet, notamment un cable, pour la detection et/ou la localisation d'un defaut a sa surface - Google Patents

Surcouche destinee a recouvrir un objet, notamment un cable, pour la detection et/ou la localisation d'un defaut a sa surface Download PDF

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WO2014180664A1
WO2014180664A1 PCT/EP2014/058313 EP2014058313W WO2014180664A1 WO 2014180664 A1 WO2014180664 A1 WO 2014180664A1 EP 2014058313 W EP2014058313 W EP 2014058313W WO 2014180664 A1 WO2014180664 A1 WO 2014180664A1
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WO
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overlay
conductive wire
test
conductive
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/058313
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Inventor
Fabrice Auzanneau
Yannick Bonhomme
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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Publication date
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Priority to US14/787,746 priority patent/US20160109394A1/en
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/028—Circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
    • H01B7/328—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks comprising violation sensing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks

Definitions

  • Overlay for covering an object, in particular a cable, for detecting and / or locating a defect on its surface
  • the invention relates to an overlay intended to cover an object, for example a cable or a mechanical part, for the purpose of detecting a defect, of the friction or heating type, on the surface of this object.
  • the invention also relates to a test assembly composed of an overlay and an electrical test device of the continuity test type test or reflectometry test.
  • an electric cable may be degraded by mechanical friction causing damage to the cable and more particularly the insulation covering the cable.
  • a preventive detection of these degradations is necessary. Coupled with a localization of the degradation, a preventive detection makes it possible to target the maintenance or the repair of the object altered at the earliest.
  • the PCT application published under the number WO 2007/130683 describes another overlay solution consisting of a set of cables for performing a vibration measurement and detecting a fault by assimilation to a vibration.
  • the overlay is instrumented with a network of vibration sensors.
  • This solution also has a cost of exploitation and a large footprint. In addition, it does not allow the detection of a local heating.
  • the present invention overcomes the aforementioned drawbacks by providing an overlay composed of an infrastructure of electrically conductive elements that can be arranged on or integrated with an object, for example a cable. Using a test solution type continuity test or reflectometry test, or any other equivalent electrical test, it can provide preventive detection of failures or even a location.
  • the subject of the invention is an overlay intended to cover an object for detecting a defect on a surface of said object, characterized in that it comprises an assembly composed of a plurality of current-conducting wire elements (601, 602, 603) of different mechanical resistances, and means for isolating said conductive wire elements, each conductive wire element being arranged so as to cover at least partially a surface of said object when the overlay covers said object, each conductive wire element being arranged to allow its connection to a fault detection test device impacting said conductive element.
  • the overcoat according to the invention, it comprises at least one pair of current-conducting wire elements connected at one of their ends by a short-circuit or an electrical load, and arranged so that a test signal can be injected at the other end of one of said elements of the pair.
  • the detection accuracy of a defect on the surface of the overlay is configured according to the spacing between two adjacent turns of the pair of conductive wire elements.
  • the mechanical strength of a conductive wire element is configured as a function of the diameter of said element or of the thickness of the insulation means or of the type of material of which the conductive wire element is composed.
  • a conductive wire element is composed of copper or aluminum, said current-conducting wire element is a nano-wire, the insulation means is integrated with said conductive element or is a insulating layer shaped to cover said object and wherein said conductive element is embedded.
  • the overlay according to the invention may also comprise an adhesive surface for adhering to said object.
  • the invention also relates to a test system for detecting a defect on the surface of an object comprising an overlay according to the invention, shaped to cover said object and a test device configured to implement a electrical test for detecting a defect impacting at least one conductive wire element of the overlay
  • the test device can be integrated with the overlay. It can be adapted to implement a reflectometry test.
  • the overlay comprises a plurality of pairs of conductive wire elements of different lengths and the test device is adapted to perform a spatial interpolation of the reflectograms measured on each pair of conductive wire elements.
  • Another subject of the invention is a use of a test system according to the invention in which the overlay comprises at least three current conducting wire elements connected together at one of their ends by a short circuit or an electric charge. , consisting in performing successively a detection test on each pair of conductive wire elements taken from said conductive wire elements so as to estimate the extent of the fault impacting an area of the surface of the overlay.
  • the invention also relates to a use of a test system according to the invention of successively performing a detection test on a plurality of conductive wire elements of different mechanical strengths and to produce a weighted detection alert level depending on the mechanical strength of said conductive wire element on which a fault has been detected.
  • the invention also relates to a use of a test system according to the invention applied to a cable network in which at least one different conductive wire element is positioned on the surface of each segment of the cable network, a test of successive detection on each conductive wire element making it possible to identify the segment of the network impacted by the detected fault.
  • the invention also relates to a use of a test system according to the invention wherein said overlay is used as a touch interface by the detection of a friction-type defect on its surface.
  • FIG. 1 a sectional view of a cable covered with an overlayer according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 a sectional view of a cable covered with an overlayer according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 a sectional view of a cable incorporating an overlay according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 a diagram of a test set according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 5 a diagram illustrating, for the particular embodiment of FIG. 4, an improvement in the accuracy of detection of a defect on the surface of the overlay
  • FIG. 6 a diagram illustrating a particular embodiment of the invention using elements that conduct different mechanical resistances
  • FIG. 7 a diagram illustrating a possible application of the invention to the location of defects on a branched cable
  • FIG. 8 a diagram illustrating a particular embodiment of the invention including areas of redundancy to improve the accuracy of the detection range of a fault
  • FIG. 9 a diagram illustrating another particular embodiment of the invention including zones of redundancy and making it possible to improve the accuracy of locating a fault.
  • the invention is now described by taking the example of a cable, or a cable network, for which it is desired to detect a defect, for example of the friction type, impacting the surface of this cable or of one of the branches of the cable network.
  • a defect for example of the friction type
  • the example of the cable is given purely by way of illustration and is in no way limiting to the scope of the invention.
  • the overlay according to the invention applies to any object, for example any mechanical system, having a surface that can be degraded.
  • the invention also applies to any bodywork element of a vehicle, for example a bumper or a door of a car, or any type of electrical or mechanical cable.
  • the type of defect that can be detected by the invention comprises, in particular, defects of the friction, heating, acid attack, chemical or more generally any type of defect resulting in a degradation of the surface of an object or a discontinuity induced for example by a pinching or pressure. If a particular type of aggression is sought, the structure or composition of the overlay will be chosen or designed accordingly.
  • FIG. 1 represents a sectional view of a cable covered with an overlayer according to a first embodiment of the invention.
  • the cable 101 is surrounded by a first integrated insulating layer 102 and then an overlay consisting of a plurality of current-conducting elements 103. Each conductive element is surrounded by an insulating layer 104.
  • the isolated current-conducting elements are disposed at the periphery of the insulating layer 102 of the cable 101 so as to form an overlayer.
  • the current conducting elements 103 may in particular be designed in copper or aluminum or more generally any type of electrically conductive material.
  • the assembly 100 consisting of the cable covered with the overlay according to the invention constitutes a cable adapted to allow the detection of damage to its surface.
  • a plurality of circumferentially positioned conductive elements 103,104 of the cable are shown.
  • the number of conductive elements is not limited and depends in particular on the desired detection accuracy. Indeed, the more conductive elements are, the more the surface is protected thus increasing the detection accuracy of a defect at any point on the surface.
  • FIG. 2 represents a sectional view of a cable covered with an overlayer according to a second embodiment of the invention.
  • the current-conducting elements 203, 204 are embedded in an insulating layer 204, the assembly 205 constituting the overlay according to the invention to be applied on the periphery of the insulating layer 102 of the cable.
  • An advantage of this second embodiment is that the assembly consisting of conductive elements and insulation is molded in one block which simplifies the manufacture of the overlay.
  • FIG. 3 represents a sectional view of a cable incorporating an overlay according to a third embodiment of the invention.
  • the current conducting elements 103 are directly integrated within the insulating layer 102 of the cable 101.
  • the cable 300 thus modified is adapted to allow the detection of defects on its surface.
  • the overlay according to the invention comprises one or more access ports for connecting to one or more ends of at least one conductive element, a test device electrical device for detecting a defect on the surface of said conductive elements.
  • An electrical test for the detection of a defect can be a reflectometry test, for example of time or frequency reflectometry, known to those skilled in the field of electrical cable diagnostic systems.
  • This test consists in injecting a test signal into a conductive element and measuring the signal propagated towards the output of a conductive element so as to detect a singularity impacting the conductive element or elements.
  • An electrical test for detecting a fault can also be a continuity test in which it is sought to detect a current propagation break in the conductive element, such a break being for example linked to a local cut in the conductive element.
  • a detection test may, for example, be performed using an ohm-meter or any equivalent device performing this function.
  • a singularity in a cable corresponds to a rupture of the conditions of propagation of the signal in this cable. It most often results from a fault that locally impacts the characteristic impedance of the cable by causing a discontinuity in its linear parameters.
  • the principle of the invention is based on the fact that the overlayer is attacked before the surface on which it is deposited, and that a breakage of the metal elements of the overlayer corresponds to the sign of a potential degradation of the surface at this location (if the overlay was absent).
  • the electrical test (measurement of continuity, reflectometry or other) carried out makes it possible to detect this break, or even to locate it. Knowing the location of the attack, the maintainer will be able to modify the local configuration of the surface (typically moving it away from what it is rubbing against or remove the source of the aggression) to eliminate the causes of this degradation (so that future uses are free) and possibly repair or replace the topcoat locally.
  • FIG. 4 represents a diagram of a test set according to a particular embodiment of the invention.
  • the overcoat comprises a pair of current-conducting wire elements 402, 403 arranged spirally around the cable.
  • the two conductive wire elements 402, 403 are connected at one end by a short circuit or an electrical load 404, for example a resistive, capacitive or inductive load.
  • the free ends of the two conductive elements 402, 403 are connected to a detection test device 405 of the type described above.
  • the implementation of the detection test consists, for example, in injecting a test signal at the end 410 of a first conductive element 402 and measuring the signal propagated at the end 41 1 of the second conductive element 403.
  • the detection test carried out by the device 405 makes it possible to detect a singularity on the path of the test signal.
  • FIG. 4 of two spirally wound conductive wire elements is particularly suitable for a cable or any object of cylindrical shape.
  • This arrangement is, however, non-limiting and the skilled person will, without difficulty, adapt the positioning of the conductive elements in the overlay according to the surface to be protected.
  • the use of a pair of conductive elements is also not limiting. Any number, greater than or equal to two, of conductive elements may be used, as will be explained later.
  • a single conductive element may also replace the formed pair of conductive elements connected by a short circuit or a resistive load.
  • the test device 405 may be a test equipment dissociated from the overlay. In this case it is adapted to be connected to at least two input ports of the overlayer respectively connected to two ends of a conductive element.
  • test device 405 can also be integrated with the overlay in the form of a miniaturized integrated circuit directly connected to the ends of the conductors.
  • the wired conductive elements used are of sufficiently small diameter to allow the detection of a defect on the surface of the overlay with the required precision.
  • the wired conductive elements are nano-wires whose diameter is of the order of one nanometer.
  • FIG. 5 illustrates, for the same example as that of FIG. 4, how to improve the fault detection accuracy by a modification of the design of the conductive element infrastructure.
  • FIG. 6 illustrates a particular embodiment of the invention using elements that conduct different mechanical resistances.
  • the mechanical strength of a conductive element may be configured depending in particular on the type of conductor material, its diameter or the thickness of the insulation or by any other known means.
  • a first conductive element 601 may have a mechanical resistance to friction of a first level while a second conductive element 602 has a mechanical resistance to friction of a second level higher than the first level.
  • the test device then detects a fault on the first conductive element 601 and / or on the second conductive element 602 as a function of the intensity of the friction (or by analogy of heating or of the disturbance) which makes it possible not only to obtain binary information on the event associated with the presence or absence of a fault but also information on the intensity of the disturbance.
  • Detection and alert levels can be achieved by measuring the energy level of the signal reflected at the fault area.
  • Figure 7 illustrates a possible application of the invention to the location of defects.
  • FIG. 7 shows a set 700, of the cable network type, comprising a branch 701 of main cable and a branch 702 of secondary cable connected to the main branch.
  • a first conductive element 703 is arranged at the circumference of the main branch 701.
  • a second conductive element 704 is arranged on the common part between the two branches and on the secondary branch 702.
  • Such an arrangement makes it possible, by applying a detection test, to further locate the defect according to whether it impacts the main branch 701 or the secondary branch 702. For example, if a fault is detected on the main branch 701 and not on the secondary branch 702 can be deduced a first fault location information.
  • FIG. 8 illustrates a particular embodiment of the invention including areas of redundancy to improve the accuracy of the detection range of a fault.
  • the overlay according to the invention comprises three conductive elements 801, 802, 803 connected together by one end to a short circuit or a resistive load 804.
  • the three conductive elements are arranged so as to obtain a zone redundancy 805 in which the detection accuracy is improved.
  • the test device 405 is alternately connected to two of the three available conductive elements in order to refine the precise location of the fault.
  • a fault is detected by applying a first detection test to the conductive elements 801 and 802.
  • a defect is then detected by applying a second detection test to the conductive elements 801 and 803.
  • Applying a third detection test to the conductive elements 802 and 803, no fault is detected.
  • FIG. 8 The principle described in FIG. 8 can be extended to a larger number of conductive elements and a greater number of detection tests associated with decision logic making it possible to deduce a presumed proximity of the defect towards one of the conductive elements. particular.
  • Figure 9 illustrates another embodiment of the invention for increasing the accuracy of detection of a defect or impact on a given area of the overlay.
  • a plurality of pairs of conductive elements 901 - 906 are arranged in parallel with a spacing between two weak conductive elements.
  • a pair of conductive elements is represented by a single wire element.
  • each pair of conductive elements 901 has a total length decreased by a predetermined distance ⁇ from the pair of adjacent conductive elements 902 as shown in FIG. 9.
  • This embodiment is coupled with a detection system of the reflectometry system type.
  • the reflectometry system When the reflectometry system is connected to the ends of the various conductive elements, it performs a synchronized injection of the test signal on all conductive elements.
  • the signals reflected on the singularity created by the fault 910 located in the contact zone are backpropagated and arrive at the injection point with a different delay for each conductive element.
  • the signal reflected in the pair of conductive elements 901 arrives at the injection point at a time T
  • the signal reflected in the pair of conductive elements 902 arrives at the injection point at a time T + f (5)
  • the signal reflected in the pair of conductive elements 906 arrives at the injection point at a time T + 6 f (5).
  • the signal reflected in the Nth pair of conductive elements arrives at the injection point at a time T + N f (5).
  • f (5) is a function of the distance ⁇ corresponding to the delay induced by the length differences of the conductive elements.
  • the difference in length ⁇ between two pairs of adjacent conductive elements may be constant or not.
  • a constant value of ⁇ makes it possible to facilitate spatial interpolation calculations.
  • the spatial interpolation is performed by reconstituting a so-called "global" reflectogram by successively interposing the measurements made on each pair of conductive elements.
  • the global reflectogram is thus formed of the first sample measured on the first pair (denoted IF J the first index being the number of the pair, the second the number of the measured sample), then of the first sample of the second pair S 2 , i followed samples S 3 , i S 4 , i to SN, I, N being the number of the last pair.
  • the reflectogram is then completed by adding the second sample of pairs taken one by one Si, 2 S 2 , 2 S 3 , 2 S 4 , 2 to SN, 2- This process is repeated until the last sample of the last pair.
  • the reflectogram obtained contains all the measurements received from each pair, with a spatial precision of ⁇ . The analysis of this reflectogram will therefore give more precise information for the location of the defect, and it will also make it possible to identify the pairs of elements most affected by the defect (in the case where only a subset of these N pairs is affected by the defect).
  • the time period of injection of the signals in other words the duration between the injections of two successive signal samples on the same pair of conductive elements is equal to (N + 1) ⁇ .
  • the invention has the advantage of allowing preventive detection of failures due to defects impacting the surface of any object.
  • the overlay can be easily repaired by replacing the conductive element associated with the detection. This can be done before the protected area itself is damaged, hence the preventive aspect.
  • the overlay according to the invention also acts as a protective layer for the object on which it is positioned, thus preventing it from being damaged.
  • the overlay can be designed to provide greater detection accuracy on the most sensitive parts of the surface of the object.
  • the overlay according to the invention may also comprise an adhesive surface making it possible to apply it temporarily to the surface of an object.
  • This particular application has the advantage of facilitating the repair process; when a defect is detected on the surface of the overlayer, the adhesive surface allows quickly remove the overlay to replace it.
  • the adhesive overlay can be broken down into several pieces so as to allow the replacement of a single piece, locally affected by a defect, instead of the entire overlay.
  • the detector overlay can also be used to transform the surface of an object into a touch interface.

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Abstract

Surcouche destinée à recouvrir un objet pour détecter un défaut sur une surface dudit objet, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble composé d'une pluralité d'éléments filaires conducteurs de courant de résistances mécaniques différentes et un moyen d'isolation desdits éléments filaires conducteurs, chaque élément filaire conducteur étant agencé de sorte à recouvrir au moins partiellement une surface dudit objet lorsque la surcouche recouvre ledit objet, chaque élément filaire conducteur étant agencé pour permettre sa connexion à un dispositif de test de détection d'un défaut impactant ledit élément conducteur.

Description

Surcouche destinée à recouvrir un objet, notamment un câble, pour la détection et/ou la localisation d'un défaut à sa surface
L'invention concerne une surcouche destinée à recouvrir un objet, par exemple un câble ou une pièce mécanique, dans le but de détecter un défaut, du type frottement ou échauffement, à la surface de cet objet.
L'invention concerne également un ensemble de test composé d'une surcouche et d'un dispositif de test électrique de détection du type test de continuité ou test de réflectométrie.
Les dispositifs électriques, mécaniques ou autres objets peuvent être soumis à différentes contraintes extérieures pouvant provoquer une ou plusieurs altérations ou dégradations d'une ou plusieurs de leurs composantes de surface. Par exemple, un câble électrique peut être dégradé par un frottement mécanique engendrant une altération du câble et plus particulièrement de l'isolant recouvrant le câble.
Afin d'éviter une défaillance ou un disfonctionnement du système, une détection préventive de ces dégradations est nécessaire. Couplée à une localisation de la dégradation, une détection préventive permet de cibler la maintenance ou la réparation de l'objet altéré au plus tôt.
Un problème se pose donc pour concevoir une solution permettant de détecter, préventivement, une altération de la surface d'un objet.
Concernant le domaine des câbles électriques, on connaît les systèmes et méthodes dites de réflectométrie qui consistent à injecter un signal de test dans le câble et à analyser les réflexions de ce signal pour identifier des singularités.
Ce type de méthode fonctionne correctement pour la détection de discontinuités du type défauts résistifs, court-circuits ou circuits ouverts mais ne permet pas de détecter avec suffisamment de fiabilité un défaut de surface de type frottement, élévation de température ou pincement. La demande de brevet américaine publiée sous le numéro US 2005/0184738 décrit par ailleurs un système de détection des frottements à la surface d'un câble électrique. La solution proposée est basée sur l'emploi de fibres optiques ce qui présente des inconvénients liés aux difficultés d'intégration, de connexion et de réparation, dues notamment à la rigidité des fibres optiques ainsi qu'un cout d'exploitation élevé.
La demande PCT publiée sous le numéro WO 2007/130683 décrit une autre solution de surcouche composée d'un ensemble de câbles permettant d'effectuer une mesure vibratoire et de détecter un défaut par assimilation à une vibration. Afin de mettre en œuvre cette détection, la surcouche est instrumentée d'un réseau de capteurs de vibration. Cette solution présente également un cout d'exploitation et un encombrement importants. En outre elle ne permet pas la détection d'un échauffement local. La présente invention permet de remédier aux inconvénients précités en proposant une surcouche composée d'une infrastructure d'éléments conducteurs d'électricité pouvant être agencée sur ou intégrée à un objet, par exemple un câble. A l'aide d'une solution de test de type test de continuité ou test de réflectométrie, ou tout autre test électrique équivalent, elle permet d'offrir une détection préventive des défaillances voire également une localisation.
L'invention a pour objet une surcouche destinée à recouvrir un objet pour détecter un défaut sur une surface dudit objet, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble composé d'une pluralité d'éléments filaires conducteurs de courant (601 ,602,603) de résistances mécaniques différentes, et un moyen d'isolation desdits éléments filaires conducteurs, chaque élément filaire conducteur étant agencé de sorte à recouvrir au moins partiellement une surface dudit objet lorsque la surcouche recouvre ledit objet, chaque élément filaire conducteur étant agencé pour permettre sa connexion à un dispositif de test de détection d'un défaut impactant ledit élément conducteur.
Selon un aspect particulier de la surcouche selon l'invention, celle ci comprend au moins une paire d'éléments filaires conducteurs de courant reliés à l'une de leurs extrémités par un court-circuit ou une charge électrique, et agencés de sorte qu'un signal de test puisse être injecté à l'autre extrémité d'un desdits éléments de la paire.
Selon un aspect particulier de la surcouche selon l'invention, la précision de détection d'un défaut à la surface de la surcouche est configurée en fonction de l'espacement entre deux spires adjacentes de la paire d'éléments filaires conducteurs.
Selon un aspect particulier de la surcouche selon l'invention, la résistance mécanique d'un élément filaire conducteur est configurée en fonction du diamètre dudit élément ou de l'épaisseur du moyen d'isolation ou du type de matériau dont l'élément filaire conducteur est composé.
Selon plusieurs aspects particuliers de la surcouche selon l'invention, un élément filaire conducteur est composé de cuivre ou d'aluminium, ledit élément filaire conducteur de courant est un nano-fil, le moyen d'isolation est intégré audit élément conducteur ou est une couche isolante conformée pour recouvrir ledit objet et dans laquelle ledit élément conducteur est noyé. La surcouche selon l'invention peut également comprendre une surface adhésive pour adhérer audit objet.
L'invention a également pour objet un système de test pour la détection d'un défaut à la surface d'un objet comprenant une surcouche selon l'invention, conformée pour recouvrir le dit objet et un dispositif de test configuré pour mettre en œuvre un test électrique de détection d'un défaut impactant au moins un élément filaire conducteur de la surcouche
Le dispositif de test peut être intégré à la surcouche. Il peut être adapté à mettre en œuvre un test de réflectométrie. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la surcouche comporte une pluralité de paires d'éléments filaires conducteurs de longueurs différentes et le dispositif de test est adapté à réaliser une interpolation spatiale des réflectogrammes mesurés sur chaque paire d'éléments filaires conducteurs.
L'invention a encore pour objet une utilisation d'un système de test selon l'invention dans lequel la surcouche comprend au moins trois éléments filaires conducteurs de courant reliés ensemble à l'une de leurs extrémités par un court-circuit ou une charge électrique, consistant à effectuer successivement un test de détection sur chaque paire d'éléments filaires conducteurs prise parmi lesdits éléments filaires conducteurs de sorte à estimer l'étendue du défaut impactant une zone de la surface de la surcouche.
L'invention a encore pour objet une utilisation d'un système de test selon l'invention consistant à effectuer successivement un test de détection sur une pluralité d'éléments filaires conducteurs de résistances mécaniques différentes et à produire un niveau d'alerte de détection pondéré en fonction de la résistance mécanique dudit élément filaire conducteur sur lequel un défaut a été détecté.
L'invention a encore pour objet une utilisation d'un système de test selon l'invention appliqué à un réseau de câbles dans lequel au moins un élément filaire conducteur différent est positionné à la surface de chaque segment du réseau de câbles, un test de détection successif sur chaque élément filaire conducteur permettant d'identifier le segment du réseau impacté par le défaut détecté.
L'invention a encore pour objet une utilisation d'un système de test selon l'invention selon laquelle ladite surcouche est utilisée comme interface tactile par la détection d'un défaut de type frottement à sa surface. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés qui représentent :
- La figure 1 , une vue en coupe d'un câble recouvert d'une surcouche selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- La figure 2, une vue en coupe d'un câble recouvert d'une surcouche selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
- La figure 3, une vue en coupe d'un câble intégrant une surcouche selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
- La figure 4, un schéma d'un ensemble de test selon un mode particulier de réalisation de l'invention,
- La figure 5, un schéma illustrant, pour le mode particulier de la figure 4, une amélioration de la précision de détection d'un défaut à la surface de la surcouche,
- La figure 6, un schéma illustrant un mode particulier de l'invention utilisant des éléments conducteurs de résistances mécaniques différentes,
- La figure 7, un schéma illustrant une application possible de l'invention à la localisation de défauts sur un câble ramifié,
- La figure 8, un schéma illustrant un mode particulier de l'invention incluant des zones de redondance pour améliorer la précision de l'étendue de détection d'un défaut,
- La figure 9, un schéma illustrant un autre mode particulier de l'invention incluant des zones de redondance et permettant d'améliorer la précision de localisation d'un défaut.
L'invention est à présent décrite en prenant l'exemple d'un câble, ou d'un réseau de câbles, pour lequel on souhaite détecter un défaut, par exemple du type frottement, impactant la surface de ce câble ou d'une des branches du réseau de câbles. L'exemple du câble est donné à titre purement illustratif et n'est nullement limitatif de la portée de l'invention. La surcouche selon l'invention s'applique à tout objet, par exemple tout système mécanique, présentant une surface susceptible d'être dégradée.
En particulier, mais pas uniquement, l'invention s'applique également à tout élément de carrosserie d'un véhicule, par exemple un pare-choc ou une portière d'une voiture, ou à tout type de câble électrique ou mécanique.
Le type de défaut pouvant être détecté par l'invention comprend notamment les défauts de type frottement, échauffement, attaque acide, chimique ou plus généralement tout type de défaut entraînant une dégradation de la surface d'un objet ou une discontinuité induite par exemple par un pincement ou une pression. Si un type particulier d'agression est recherché, la structure ou la composition de la surcouche sera choisie ou conçue en fonction.
L'Homme du métier saura naturellement appliquer l'invention à tout objet non décrit explicitement dans la présente demande ainsi qu'à la détection d'autres types de défauts équivalents à ceux précités ou entraînant les mêmes phénomènes détectables au moyen de l'utilisation de la surcouche selon l'invention.
La figure 1 représente une vue en coupe d'un câble recouvert d'une surcouche selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Le câble 101 est entouré d'une première couche isolante 102 intégrée puis d'une surcouche constituée d'une pluralité d'éléments conducteurs de courant 103. Chaque élément conducteur est entouré d'une couche isolante 104. Les éléments conducteurs de courant isolés sont disposés à la périphérie de la couche isolante 102 du câble 101 de sorte à constituer une surcouche. Les éléments conducteurs de courant 103 peuvent notamment être conçus en cuivre ou en aluminium ou plus généralement de tout type de matériau conducteur d'électricité. L'ensemble 100 constitué du câble recouvert de la surcouche selon l'invention constitue un câble adapté pour permettre la détection de dégradations à sa surface.
Sur le schéma de la figure 1 , une pluralité d'éléments conducteurs, 103,104 positionnés sur toute la circonférence, du câble sont représentés. Comme cela sera expliqué par la suite, le nombre d'éléments conducteurs n'est pas limité et dépend notamment de la précision de détection souhaitée. En effet, plus les éléments conducteurs sont nombreux, plus la surface est protégée augmentant ainsi la précision de détection d'un défaut à n'importe quel point de la surface.
La figure 2 représente une vue en coupe d'un câble recouvert d'une surcouche selon un second mode de réalisation de l'invention.
Dans ce second mode, les éléments conducteurs de courant 203,204 sont noyés dans une couche isolante 204, l'ensemble 205 constituant la surcouche selon l'invention à appliquer sur la périphérie de la couche isolante 102 du câble.
Un avantage de ce second mode de réalisation est que l'ensemble constitué des éléments conducteurs et de l'isolant est moulé en un seul bloc ce qui simplifie la fabrication de la surcouche.
La figure 3 représente une vue en coupe d'un câble intégrant une surcouche selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Dans ce troisième mode, les éléments conducteurs de courant 103 sont directement intégrés au sein de la couche isolante 102 du câble 101 .
Le câble 300 ainsi modifié est adapté pour permettre la détection de défauts à sa surface.
Dans tous les modes de réalisation, la surcouche selon l'invention comporte un ou plusieurs ports d'accès permettant de connecter à une ou plusieurs extrémités d'au moins un élément conducteur, un dispositif de test électrique pour la détection d'un défaut à la surface desdits éléments conducteurs.
Un test électrique de détection d'un défaut peut être un test de réflectométrie, par exemple de réflectométrie temporelle ou fréquentielle, connu par l'Homme du métier spécialiste du domaine des systèmes de diagnostic de câbles électriques. Ce test consiste notamment à injecter un signal de test dans un élément conducteur et à mesurer le signal propagé vers la sortie d'un élément conducteur de sorte à détecter une singularité impactant le ou les éléments conducteurs.
Un test électrique de détection d'un défaut peut également être un test de continuité dans lequel on cherche à détecter une rupture de propagation du courant dans l'élément conducteur, une telle rupture étant par exemple liée à une coupure locale de l'élément conducteur. Un test de détection peut, par exemple, être réalisé à l'aide d'un ohm-mètre ou de tout dispositif équivalent réalisant cette fonction.
Une singularité dans un câble correspond à une rupture des conditions de propagation du signal dans ce câble. Elle résulte le plus souvent d'un défaut qui impacte localement l'impédance caractéristique du câble en provoquant une discontinuité dans ses paramètres linéiques.
En associant un test de détection, du type test de continuité ou test de réflectométrie, à la surcouche selon l'invention, il est ainsi possible de détecter un défaut local impactant un ou plusieurs éléments conducteurs de la surcouche.
Le principe de l'invention est basé sur le fait que la surcouche est agressée avant la surface sur laquelle elle est déposée, et qu'une rupture des éléments métalliques de la surcouche correspond au signe d'une potentielle dégradation de la surface à cet endroit (si la surcouche était absente). Le test électrique (mesure de continuité, réflectométrie ou autre) réalisé permet de détecter cette rupture, voire de la localiser. Connaissant l'endroit de l'agression, le mainteneur va pouvoir modifier la configuration locale de la surface (typiquement l'éloigner de ce sur quoi elle frotte ou enlever la source de l'agression) pour éliminer les causes de cette dégradation (afin que les utilisations futures en soient exemptes) et éventuellement réparer ou remplacer la surcouche localement. La figure 4 représente un schéma d'un ensemble de test selon un mode particulier de réalisation de l'invention.
Un agencement particulier de la surcouche selon l'invention appliquée à un câble 401 est représenté sur la figure 4. Selon cet agencement, la surcouche comprend une paire d'éléments filaires conducteurs de courant 402,403 agencés en spirale autour du câble. Les deux éléments filaires conducteurs 402,403 sont reliés à une extrémité par un court-circuit ou une charge électrique 404, par exemple une charge résistive, capacitive ou inductive. Les extrémités libres des deux éléments conducteurs 402,403 sont reliées à un dispositif 405 de test de détection du type décrit précédemment.
La mise en œuvre du test de détection consiste, par exemple, à injecter un signal de test à l'extrémité 410 d'un premier élément conducteur 402 et à mesurer le signal propagé à l'extrémité 41 1 du second élément conducteur 403.
Le test de détection réalisé par le dispositif 405 permet de détecter une singularité sur le parcours du signal de test.
Ainsi, en fonction de l'agencement des éléments conducteurs sur la surface du câble, il est possible de détecter un frottement mécanique en certains points de cette surface.
L'agencement illustré à la figure 4 de deux éléments filaires conducteurs enroulés en spirale est particulièrement adapté à un câble ou tout objet de forme cylindrique. Cet agencement est cependant non limitatif et l'Homme du métier saura, sans difficulté, adapter le positionnement des éléments conducteurs dans la surcouche en fonction de la surface à protéger. L'utilisation d'une paire d'éléments conducteurs n'est pas non plus limitative. Un nombre quelconque, supérieur ou égal à deux, d'éléments conducteurs peut être utilisé, comme cela sera explicité par la suite.
Dans le cas d'une surface à protéger métallique, on peut également utiliser des éléments conducteurs uniques au lieu de paires d'éléments conducteurs, le second élément de la paire étant constitué par la surface métallique elle-même.
Un seul élément conducteur peut également remplacer l'ensemble formé de la paire d'éléments conducteur reliés par un court-circuit ou une charge résistive.
Le dispositif de test 405 peut être un équipement de test dissocié de la surcouche. Dans ce cas il est adapté pour pouvoir être connecté à au moins deux ports d'entrées de la surcouche respectivement reliés à deux extrémités d'un élément conducteur.
Mais le dispositif de test 405 peut également être intégré à la surcouche sous la forme d'un circuit intégré miniaturisé directement relié aux extrémités des conducteurs.
Avantageusement, les éléments conducteurs filaires utilisés sont de diamètres suffisamment faibles pour permettre la détection d'un défaut à la surface de la surcouche avec la précision requise.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les éléments conducteurs filaires sont des nano-fils dont le diamètre est de l'ordre du nanomètre. Un avantage de ce mode de réalisation est que les éléments conducteurs et donc la surcouche de l'objet à protéger sont ainsi rendus invisibles. Ainsi, la surface de l'objet à protéger est toujours visible par l'utilisateur.
La figure 5 illustre, pour le même exemple que celui de la figure 4, comment améliorer la précision de détection des défauts par une modification de la conception de l'infrastructure d'éléments conducteurs. En configurant la distance D entre deux spires adjacentes de deux éléments conducteurs 402,403 ou d'un même élément conducteur, on paramètre la précision de détection d'un défaut à la surface du câble.
En effet, en réduisant la distance D (tel qu'illustré sur le bas de la figure 5), on augmente la surface du câble couverte par les éléments conducteurs et donc la surface totale de détection.
La figure 6 illustre un mode particulier de l'invention utilisant des éléments conducteurs de résistances mécaniques différentes.
Sur la droite de la figure 6 est représentée une surcouche contenant trois éléments conducteurs 601 ,602,603 de résistances mécaniques aux frottements différentes.
La résistance mécanique d'un élément conducteur peut être configurée en fonction notamment du type de matériau du conducteur, de son diamètre ou de l'épaisseur de l'isolant ou encore par tout autre moyen connu.
En utilisant plusieurs éléments conducteurs de résistances mécaniques différentes, cela permet l'obtention de différents niveaux de détection et d'alerte. Autrement dit, un premier élément conducteur 601 peut présenter une résistance mécanique aux frottements d'un premier niveau alors qu'un second élément conducteur 602 présente une résistance mécanique aux frottements d'un second niveau supérieur au premier niveau.
Le dispositif de test détecte alors un défaut sur le premier élément conducteur 601 ou/et sur le second élément conducteur 602 en fonction de l'intensité du frottement (ou par analogie de échauffement ou de la perturbation) ce qui permet d'obtenir non seulement une information binaire sur l'événement associé à la présence ou à l'absence d'un défaut mais également d'une information sur l'intensité de la perturbation.
Selon une autre variante de réalisation de l'invention, lorsqu'un test de réflectométrie est utilisé pour détecter et localiser un défaut, différents niveaux de détection et d'alerte peuvent être obtenus en mesurant le niveau d'énergie du signal réfléchi au niveau de la zone du défaut.
La figure 7 illustre une application possible de l'invention à la localisation de défauts.
Sur la figure 7 est représenté un ensemble 700, du type réseau de câbles, comprenant une branche 701 de câble principale et une branche 702 de câble secondaire connectée à la branche principale.
Un premier élément conducteur 703 est agencé à la circonférence de la branche principale 701 . Un second élément conducteur 704 est agencé sur la partie commune entre les deux branches et sur la branche secondaire 702.
Un tel agencement permet, par application d'un test de détection, de localiser en outre le défaut selon qu'il impacte la branche principale 701 ou la branche secondaire 702. Par exemple si un défaut est détecté sur la branche principale 701 et non sur la branche secondaire 702 on peut en déduire une première information de localisation du défaut.
Le principe décrit à la figure 7 pour le cas simple de deux branches de câbles connectées entre elles peut être élargi à un réseau de câbles plus complexe dans la mesure où l'on sait identifier chaque élément conducteur associé à chaque branche du réseau.
La figure 8 illustre un mode particulier de l'invention incluant des zones de redondance pour améliorer la précision de l'étendue de détection d'un défaut.
Dans l'exemple de la figure 8, la surcouche selon l'invention comprend trois éléments conducteurs 801 ,802,803 reliés ensemble par une extrémité à un court-circuit ou une charge résistive 804. Les trois éléments conducteurs sont agencés de sorte à obtenir une zone de redondance 805 dans laquelle la précision de détection est améliorée. Le dispositif de test 405 est alternativement relié à deux éléments conducteurs parmi les trois disponibles afin d'affiner la localisation précise du défaut.
Par exemple, un défaut est détecté en appliquant un premier test de détection aux éléments conducteurs 801 et 802. Un défaut est ensuite détecté en appliquant un second test de détection aux éléments conducteurs 801 et 803. En appliquant un troisième test de détection aux éléments conducteurs 802 et 803, aucun défaut n'est détecté.
Les résultats des trois tests de détection précités permettent d'aboutir à la conclusion que le défaut se situe plus proche de l'élément conducteur 801 puisque celui-ci est impliqué dans deux tests de détection positifs.
Le principe décrit à la figure 8 peut être étendu à un plus grand nombre d'éléments conducteurs et un plus grand nombre de tests de détection associés à une logique de décision permettant de déduire une proximité présumée du défaut vers l'un des éléments conducteurs en particulier.
La figure 9 illustre un autre mode de réalisation de l'invention permettant d'augmenter la précision de détection d'un défaut ou d'un impact sur une zone donnée de la surcouche.
Selon ce mode, une pluralité de paires d'éléments conducteurs 901 - 906 sont disposées parallèlement avec un espacement entre deux éléments conducteurs faible. Par souci de simplification, sur la figure 9, une paire d'éléments conducteurs est représenté par un élément filaire unique.
En outre, chaque paire d'éléments conducteurs 901 présente une longueur totale diminuée d'une distance δ prédéterminée par rapport à la paire d'éléments conducteurs adjacente 902 comme illustré sur la figure 9.
Ce mode de réalisation est couplé avec un système de test de détection du type système de réflectométrie.
Lorsque le système de réflectométrie est connecté aux extrémités des différents éléments conducteurs, il réalise une injection synchronisée du signal de test sur tous les éléments conducteurs. Les signaux réfléchis sur la singularité créée par le défaut 910 située dans la zone de contact sont rétropropagés et arrivent au point d'injection avec un retard différent pour chaque élément conducteur. Précisément, le signal réfléchi dans la paire d'éléments conducteurs 901 arrive au point d'injection à un instant T, le signal réfléchi dans la paire d'éléments conducteurs 902 arrive au point d'injection à un instant T+ f(5), le signal réfléchi dans la paire d'éléments conducteurs 906 arrive au point d'injection à un instant T + 6 f(5). De façon générale, le signal réfléchi dans la Nième paire d'éléments conducteurs arrive au point d'injection à un instant T + N f(5). f(5) est une fonction de la distance δ qui correspond au retard induit par les différences de longueurs des éléments conducteurs.
A partir de l'ensemble des réflectogrammes collectés sur les différents éléments conducteurs, il est possible de réaliser une interpolation spatiale en prenant en compte les retards des signaux réfléchis et la forme d'onde du signal de test injecté.
La différence de longueur δ entre deux paires d'éléments conducteurs adjacents peut être constante ou non. Avantageusement, une valeur de δ constante permet de faciliter les calculs d'interpolation spatiale.
Un exemple d'interpolation spatiale dans le cas où la valeur de δ est constante est à présent explicité en détail. Selon cet exemple, l'interpolation spatiale est réalisée en reconstituant un réflectogramme dit « global » en intercalant successivement les mesures effectuées sur chaque paire d'éléments conducteurs. Le réflectogramme global est donc formé du premier échantillon mesuré sur la première paire (noté S-I J le premier indice étant le numéro de la paire, le second le numéro de l'échantillon mesuré), puis du premier échantillon de la deuxième paire S2,i suivi des échantillons S3,i S4,i jusqu'à SN,I , N étant le numéro de la dernière paire. Le réflectogramme est ensuite complété en ajoutant le deuxième échantillon des paires prises une par une Si,2 S2,2 S3,2 S4,2 jusqu'à SN,2- Ce processus est répété jusqu'au dernier échantillon de la dernière paire. Le réflectogramme obtenu contient l'ensemble des mesures reçues de chaque paire, avec une précision spatiale de δ. L'analyse de ce réflectogramme donnera donc une information plus précise pour la localisation du défaut, et il permettra aussi d'identifier les paires d'éléments les plus impactées par le défaut (au cas où seul un sous-ensemble de ces N paires est concerné par le défaut).
Pour une utilisation optimale de ce système, la période temporelle d'injection des signaux, autrement dit la durée entre les injections de deux échantillons de signal successifs sur une même paire d'éléments conducteurs est égale à (N+1 ) δ.
D'autres méthodes d'interpolation spatiale connues équivalentes à celle décrite ci dessus peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention.
L'invention présente l'avantage de permettre une détection préventive des défaillances dues à des défauts impactant la surface de n'importe quel objet. Lorsqu'un défaut est détecté, la surcouche peut être aisément réparée en remplaçant l'élément conducteur associé à la détection. Ceci peut être fait avant que la surface protégée soit elle-même abimée, d'où l'aspect préventif. La surcouche selon l'invention joue également un rôle de couche de protection pour l'objet sur lequel elle est positionnée lui évitant ainsi d'être détériorée.
En outre la surcouche peut être conçue pour apporter une précision de détection plus importante sur les parties les plus sensibles de la surface de l'objet.
Selon une application particulière, la surcouche selon l'invention peut également comporter une surface adhésive permettant de l'appliquer de façon temporaire sur la surface d'un objet. Cette application particulière présente l'avantage de faciliter le processus de réparation ; lorsqu'un défaut est détecté à la surface de la surcouche, la surface adhésive permet d'enlever rapidement la surcouche pour la remplacer. Selon cette application particulière, la surcouche adhésive peut être décomposée en plusieurs morceaux de sorte à permettre le remplacement d'un seul morceau, affecté localement par un défaut, au lieu de l'intégralité de la surcouche.
Selon une autre application de l'invention, la surcouche détectrice peut également être utilisée pour transformer la surface d'un objet en interface tactile.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Surcouche destinée à recouvrir un objet (101 ,401 ) pour détecter un défaut sur une surface dudit objet, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble composé d'une pluralité d'éléments filaires conducteurs de courant (601 ,602,603) de résistances mécaniques différentes.et un moyen d'isolation (104,204) desdits éléments filaires conducteurs, chaque élément filaire conducteur (601 ,602,603) étant agencé de sorte à recouvrir au moins partiellement une surface dudit objet lorsque la surcouche recouvre ledit objet, chaque élément filaire conducteur (601 ,602,603) étant agencé pour permettre sa connexion à un dispositif de test de détection d'un défaut impactant ledit élément conducteur,
2. Surcouche selon la revendication 1 dans lequel ledit ensemble comprend au moins une paire d'éléments filaires conducteurs de courant (402,403) reliés à l'une de leurs extrémités (410) par un court-circuit ou une charge électrique (404), et agencés de sorte qu'un signal de test puisse être injecté à l'autre extrémité (41 1 ) d'un desdits éléments de la paire.
3. Surcouche selon la revendication 2 dans laquelle la précision de détection d'un défaut à la surface de la surcouche est configurée en fonction de l'espacement (D) entre deux spires adjacentes de la paire d'éléments filaires conducteurs (402,403).
4. Surcouche selon l'une des revendications précédentes dans laquelle la résistance mécanique d'un élément filaire conducteur est configurée en fonction du diamètre dudit élément ou de l'épaisseur du moyen d'isolation ou du type de matériau dont l'élément filaire conducteur est composé.
5. Surcouche selon l'une des revendications précédentes dans laquelle un élément filaire conducteur est composé de cuivre ou d'aluminium.
6. Surcouche selon l'une des revendications précédentes dans laquelle ledit élément filaire conducteur de courant (103) est un nano-fil.
7. Surcouche selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le moyen d'isolation (104) est intégré audit élément conducteur (103).
8. Surcouche selon l'une des revendications 1 à 6 dans laquelle le moyen d'isolation (204) est une couche isolante conformée pour recouvrir ledit objet et dans laquelle ledit élément conducteur (103) est noyé.
9. Surcouche selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre une surface adhésive pour adhérer audit objet.
10. Système de test pour la détection d'un défaut à la surface d'un objet comprenant une surcouche selon l'une des revendications précédentes, conformée pour recouvrir le dit objet et un dispositif de test (405) configuré pour mettre en œuvre un test électrique de détection d'un défaut impactant au moins un élément filaire conducteur (402,403) de la surcouche
1 1 . Système de test selon la revendication 10 dans lequel le dispositif de test est intégré à la surcouche.
12. Système de test selon l'une des revendications 10 ou 1 1 dans lequel le dispositif de test est adapté à mettre en œuvre un test de réflectométrie.
13. Système de test selon la revendication 12 dans lequel la surcouche comporte une pluralité (901 -906) de paires d'éléments filaires conducteurs de longueurs différentes et le dispositif de test est adapté à réaliser une interpolation spatiale des réflectogrammes mesurés sur chaque paire d'éléments filaires conducteurs.
14. Utilisation d'un système de test selon l'une des revendications 10 à 12 dans lequel la surcouche comprend au moins trois éléments filaires conducteurs de courant (801 ,802,803) reliés ensemble à l'une de leurs extrémités par un court-circuit ou une charge électrique (804), consistant à effectuer successivement un test de détection sur chaque paire d'éléments filaires conducteurs prise parmi lesdits éléments filaires conducteurs de sorte à estimer l'étendue du défaut impactant une zone (805) de la surface de la surcouche.
15. Utilisation d'un système de test selon l'une des revendications 10 à 12 consistant à effectuer successivement un test de détection sur une pluralité d'éléments filaires conducteurs (601 ,602,603) de résistances mécaniques différentes et à produire un niveau d'alerte de détection pondéré en fonction de la résistance mécanique dudit élément filaire conducteur sur lequel un défaut a été détecté.
16. Utilisation d'un système de test selon l'une des revendications 10 à 12 appliqué à un réseau de câbles dans lequel au moins un élément filaire conducteur (701 ,702) différent est positionné à la surface de chaque segment du réseau de câbles, un test de détection successif sur chaque élément filaire conducteur permettant d'identifier le segment du réseau impacté par le défaut détecté.
17. Utilisation d'un système de test selon l'une des revendications 10 à 13 selon laquelle ladite surcouche est utilisée comme interface tactile par la détection d'un défaut de type frottement à sa surface.
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