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三维CAD核心系统软件测评标准与测试方案（草稿）（国家863项目：《三维数字化设计系统自动测试技术研究与系统实现》课题组）2002．11．26为了对国产化三维CAD核心系统软件进行全面测试，我们在参考了国家软件测评中心提出的“制造业信息化工程2002年度应用软件产品测评规范”《第二部分：三维CAD软件测评指标》的基础上，针对国产三维CAD系统的特点和应用，给出了本测评标准和测试方案。本测评标准与测试方案由四部分组成：（1）软件版权属性测试；（2）系统功能测试；（3）系统性能测试；（4）测试案例；一、软件版权属性测试本部分的测试目的：确定三维CAD核心系统软件的开发者是否完全拥有其所提供的被测试系统的知识产权。也即：测试一个三维CAD核心系统，是否完全从最底层的功能开发，还是建立在已有的国外几何造型引擎（如ACIS、ParaSolid等）的基础上开发。本测试有两种方案。方案一1．要求被测试者首先提供被测试系统的安装包，由测试者现场安装被测试系统；2．由测试人员任意选择若干项基本功能（如基本图素：直线、圆弧绘制功能、图形填充功能、几何变换功能、图形输出变换功能、基本的光照模型计算功能等），被测试者必须根据所选定的这些功能指出其系统是由哪一个或者哪一些动态链接库文件(DLL文件)来对应完成这些功能的；3．测试人员对被测试者提供的这些动态链接库文件的合法性进行检验判断：要求被测试者给出被测试系统中这些动态链接库文件对应的源代码，由测试者检验后，重新编译出新的动态链接库，并替换原来在安装目录下的动态链接库文件，重新运行被测试系统，若能正常工作，则可认为被测试系统的最底层功能是由开发者自主开发的，被测试系统完全拥有自主知识版权。方案二1．在分析国外知名几何造型引擎（如：ACIS、ParaSolid等）的基础上，把其所有的对象、接口名称以及相关的关键字全部录入数据库D中。2．被测试者提供被测试系统的所有源代码，从D中随机抽取若干对象、接口名称，构成一个测试集合M，对所有源代码进行检索，检查在源代码中是否包含了属于M中的特征字符串；检查结果，如果源代码中不包含任意属于M中的特征字符串，则可认为被测试系统的开发没有建立在其它几何引擎基础上，而是完全自主开发，因此被测试系统完全具有自主知识产权。但如果源代码中包含了属于M中的特征字符串，则须对源代码进行进一步分析，以判断源代码中是否具有以这些特征字符串命名的对象、接口所对应的自编程序，若存在，则仍然认为被测试系统完全具有自主知识产权；若不存在，则可认为被测试系统是在其它几何引擎基础上开发的，因而不完全具有自主知识产权。二、系统功能测试1．底层基本功能与接口测试无论被测试系统是由开发者完全从最底层开发，还是在其它已有的几何引擎上开发，都应当保证其底层基本功能与接口的正确性、稳定性和高效性。底层基本功能与接口包括：基本图形显示、图形几何变换、图形输出和图形管理。它又分为二维图形基本功能和三维图形基本功能二维图形基本功能：包括二维基本图形（直线、圆、圆弧等）绘制、二维图形填充、二维几何变换、二维图形编辑和操作、二维图形辅助功能等。三维图形基本功能：包括三维基本体素绘制、三维基本造型功能、曲面造型功能、实体造型功能、三维几何变换、三维图形输出变换、基本光照模型计算、基本纹理计算等。测试方案：先由测试人员任意选择上述若干典型功能，被测试者提供实现这些功能的模块名、接口参数以及相关文档；然后测试人员针对每一个被测试的基本功能，提供一组或多组典型数据，启动被测试系统运行；最后对被测试系统的输出结果进行分析，检验其是否与预期的输出结果一致，从而完成对其功能正确性的测试。此外，测试人员还应当输入若干组非法的数据，检测被测试模块处理错误的能力，从而完成其稳定性的检测。对于每一个模块，还可根据相应算法的复杂度（时间和空间），从而估算其系统开销情况（CPU时间和内存使用情况），如果被测试系统的效率明显低于预期值，那么可以认为该模块效率不高。2．一般功能测试2.1系统综合功能2.1.1设备驱动功能—驱动绘图机、打印设备等。2.1.2用户界面－文字或图符菜单、下拉式菜单、动态弹出式菜单、对话框、命令语言、数字化仪、鼠标器、功能键、快捷键、提示信息、出错信息、帮助信息；－动态导航功能（关键点提示、辅助线提示、导航模式选择）。2..1.3图形显示功能—视像定义与修改、多视口显示、动态显示、视图的管理、透明命令、图形缩放（Z00M）、图形曳移；—曲面和线框图显示及轮廓图显示；—实体及特征的真实图与简图显示（简图用于二维及三维布置）；—正投影图、轴测图、透视图、剖切图；—消隐图；—渲染图（真实感图）；—动态显示；—调色板；—图像文件输出（GIF等光栅文件格式）。2.1.4图形管理功能—视图投影1，3角设置、二维视图布局、标准视图和自定义视图输出、剖视；—图层控制功能。2.1.5绘图输出功能—按比例输出图形及自动按图纸设定输出比例；—输出图形预览及终止预览；—对多张图纸进行编辑打印；—绘图输出控制线型及粗细；2.2二维图形功能2.2.1基本绘图功能—建立坐标系统（直角坐标系、极坐标系）；—点、中心标记（点的绝对直角坐标输入法、点的相对直角坐标输入法、点的绝对极坐标输入法、点的相对极坐标输入法）；—绘制线段、直线、折线（多段连线（折线）、两点连直线、水平线及垂直线、作直线与X轴成定角、向已知直线作垂直线、作已知直线的平行线、作直线与已知直线成定角、由圆外一点向圆或圆弧作切线、作两已知圆（弧）的公切线、作已知直线的垂直平分线、过圆心作圆的中心线、由一点向曲线作切线、复杂大图形任意两点间连直线）；—绘制圆弧、圆（给定圆心和半径作图、已知圆心和两点作圆弧、作同心圆、过已知三点作圆或圆弧、过已知两点作圆与给定的直线相切、过一点按给定的半径作圆与直线相切、过两点作圆与已知圆相切、作圆与已知三直线相切、给定圆心作圆与已知圆相切、给定圆心作圆与已知直线相切）；—绘制椭圆、椭圆弧；—绘制二次曲线；—绘制样条曲线（给定控制顶点生成样条曲线、给定插值点生成样条曲线）；—绘制组合曲线；—绘制等距线。2.2.2图形编辑和操作功能—两个图形元素求交并按交点分段（两直线求交、直线与圆弧求交、两圆弧求交、直线与曲线求交、圆与曲线求交、曲线与曲线求交）；—在两相交直线之间作倒角；—相邻两图形元素之间作倒圆（用给定半径在两直线之间作过渡圆角、用给定半径在直线与圆弧之间作过渡圆角、用给定半径在两圆弧之间作过渡圆角、用给定半径在直线和曲线之间作过渡圆角、用给定半径在圆与曲线之间作过渡圆角、用给定半径在两曲线之间作过渡圆角）；—两个或多个闭合图形之间的逻辑操作（布尔并运算、布尔差运算、布尔交运算）；—等分已知直线；—等分已知圆（弧）；—多义线编辑；—修改图形元素的几何数据；—修改图形元素的属性（颜色，所属层，线型，可见性）；—平移复制、旋转复制、镜象复制、阵列复制；—图形的平移、旋转、拉伸、图形缩放；—图块之间消隐；—选取图形方式（全部选取、从当前选择集中屏蔽指定元素、只选择符合指定条件的元素、矩形域窗口选择、矩形域交叉窗口选择、多边形域窗口选择、多边形域交叉窗口选择）；—剪裁指定域内或外的图形元素（用逐个选取方式剪裁、矩形窗口剪裁、多边形窗口剪裁、封闭环剪裁）。2.2.3标注功能—尺寸标注（直线尺寸标注、圆或圆弧直径的标注、可在圆内或圆外标注、圆或圆弧半径的标注、角度尺寸标注、弧长尺寸标注、尺寸公差标注、修改尺寸数值及标注方式的命令与变量）；—粗糙度标注；－形位公差标注（形状公差、位置公差）；－公差符号标注（定位基准符号、公差带、直径符号、配合与精度、箭头）；－剖面线（选取目标的方式、提供剖面图案的种类、提供给用户开发新剖面符号的方法）；－字符（英文、数字、汉字）标注（设定字符型号、给定字符大小参数、文本字体倾斜角度、给定文本字符位置、输入英文字符、输入汉字、字符串编辑）；—其它（焊接、锥度）。2.2.4图纸幅面定义功能—定义图幅格式类型、图纸标题栏、明细表栏、其它表栏。2.2.5绘图辅助功能—目标捕捉（圆及弧的圆心、切点、中点、端点、交点、垂足点、最近点）；—提供正交方式绘图；—初始化功能（图形屏幕范围的设定、光标捕捉精度、栅格显示精度）；—建立用户坐标系统（在屏幕任意位置设定新原点、任设坐标轴方向、绕Z坐标轴旋转）；—图形的二维定位；—线型、颜色设定；—专门窗口中滚行显示交互作图的有关信息；—回退（UNDO）、重作（REDO）操作；—缺省值表操作；—公制与英制的换算。2.3三维造型及零件设计功能2.3.1线框造型功能－基本几何元素定义；－曲线插值和逼近；－NURBS曲线；－曲线组合、曲线拆散、曲线光顺、曲线延伸、曲线修整、曲线拼接、曲线求交；－过渡曲线、等距曲线和线性变距曲线；－曲线变换（平移、旋转、镜像、阵列等）；－单曲线分析与计算（切矢、曲率、坐标值反求参数值等）；2.3.2曲面造型功能－曲面求交、延伸；－直纹面、旋转面；－扫成曲面、点阵曲面、由给定边界定义曲面、NURBS曲面；－曲面等距和曲面变距；－曲面过渡、拼接、光顺、剪裁、修型；－单曲面分析与计算（切矢、法矢、各种曲率、坐标值反求U，V参数值）；－取子曲面片、曲面的轮廓线、曲线在曲面上的投影线；－测量造型（散乱点插值、数据预处理、特征点提取及光顺）。2.3.3实体造型功能－基本体素、用户定义体素、体素库（体素库的建立、体素库的查询、体素库的删除和维护）；－实体生成方法（扫成法(Sweeping)生成、旋转法生成、广义扫成法生成、非均匀有理B样条法（NURBS）、其它）；－几何体间的并交差布尔运算功能，雕塑曲面与实体间的布尔运算功能；－局部操作（剖切、圆角、倒角、局部拉伸、布尔运算后的实体的过渡圆角）；－实体的编辑（拷贝、镜像、阵列、删除、回退（Undo）与重作（Redo）、平移、旋转、缩放、几何元素查询、几何信息的修改）；－实体抽壳、曲面模型转换为实体模型、多曲面加厚转换为实体；－三维实体向二维的转换与数据传递（生成轮廓图及消隐）；2.3.4特征造型功能－基本特征定义（基准、基本形状特征（拉伸、旋转、扫成、放样特征）、特征增料或减料、过渡、倒角、拔模、抽壳）。2.3.5零件库功能—常用零件库的建立与维护；—具有三维标准件库。2.3.6布尔运算功能—交并差运算、实体间精确定位。2.3.7参数化草图功能—图形生成、图形编辑、约束、图形绘制约束导航。2.3.8物性分析功能—体积、重量、重心、静惯性矩、惯性矩、惯性积等计算。2.4装配功能—基本规模装配（满足零部件数量在30—100种的装配要求）；—装配约束（装配约束定义、装配约束求解）；—干涉检查；—爆炸图；—装配结构树；—生成零件BOM表。2.5三维模型与二维图形的关联功能—三维模型生成二维图形。2.6数据接口功能—具有某种国际标准接口（如IGES、STEP等）；—具有某种工业标准接口（如DXF、X_T、SAT、STL、VRML等）。三、性能测试此部分建议用测试系统自动测试，以测试被测试系统各项功能的性能，其测试方案如下：1．针对被测试系统的每一项功能，分析当前已有算法的时间复杂度和空间复杂度，给出测试该项功能的性能指标：运行时间的上限值、内存开销的上限值以及一组或多组正确参数值、边界参数值和错误参数值；2．启动自动测试系统，运行被测试系统，输入相应的参数值，运行结束时，由自动测试系统报告该项功能的性能状况：实际运行时间、实际内存开销数等数据，并给以性能评价，如性能为：“特优”、“优”、“良”、“中”、“一般”、“差”等；3．输入一组或多组边界参数值，检测被测试系统是否能正常运行；4．输入一组或多组错误参数值，检测被测试系统是否能对错误数据作出正确的反应，是否正确地报告出错信息、是否会导致系统异常退出、是否会自动保存原有的图形、是否能自动恢复已有的图形等；5．其它性能测试：（1）被测试系统是否提供数据、图形备份和恢复功能；（2）被测试系统是否有损坏数据、图形和其它软件的现象；（3）被测试系统是否易恢复，即：在失效情况下，重建恢复受影响的数据；（4