Les conceptions de stade linéaire peuvent aller des portiques à long terme et à haute charge aux étapes de microposition et de nanoposition avec des charges utiles légères. Bien que toutes les étapes linéaires soient conçues et construites pour fournir une précision et une répétabilité de positionnement élevées et pour minimiser les erreurs angulaires et planes, les étapes de microposition et d'applications de nanopposition nécessitent des considérations supplémentaires dans la sélection et la conception des composants pour réaliser ces très petits mouvements précis.

Le microposition fait référence aux applications où les mouvements sont aussi petits qu'un micron ou un micromètre. (Un micron est en millionième de mètre, soit 1,0 x 10-6 m.)
La nanoposition se réfère aux applications où les mouvements sont aussi petits qu'un nanomètre. (Un nanomètre est un milliardième de mètre, ou 1 x 10-9 m.)

Pour atteindre le positionnement dans la plage de micron ou de nanomètre, l'un des principaux principes de conception est d'éliminer autant de frottement que possible. C'est pourquoi les étapes de nanopposition utilisent exclusivement des technologies de conduite et de guidage sans contact. Par exemple, la force motrice d'un nanopositionner est généralement fournie par un moteur linéaire, un actionneur piézo-piétique ou un moteur de bobine vocal. D'un autre côté, le microposition peut souvent être obtenu avec des transmissions mécaniques plus traditionnelles telles que les vis de balle et de plomb, bien que les moteurs linéaires soient également parfois utilisés pour les applications de microposition.

Les technologies de guide sans frottement utilisées pour la nanopposition comprennent les roulements à air, les guides magnétiques et les flexions. Parce que ces technologies n'impliquent pas de contact roulant ou glissant, elles évitent également le contrecoup et la conformité qui dégradent la précision du positionnement dans les transmissions mécaniques traditionnelles. Pour les étapes de microposition, les guides linéaires non culturels sont généralement le meilleur choix, car ils ne subissent pas de pulsations et de différents niveaux de frottement des balles entrant et sortant de la zone de charge. Cependant, certains guides linéaires de recirculation à haute précision ont été optimisés pour réduire ces pulsations et les variations de frottement, ce qui les rend adaptées aux applications de microposition - en particulier celles avec des longueurs de course totale plus longues.

En plus de la frottement et de la réaction, d'autres effets, tels que l'hystérésis et le fluage, peuvent interférer avec la capacité du système à se positionner au niveau du micron ou du nanomètre. Pour faire face à ces effets, les étapes de microposition et de nanopposition sont généralement utilisées dans un système en boucle fermée en utilisant un dispositif de rétroaction de position qui a une résolution beaucoup plus élevée que la précision de positionnement requise. Cela signifie souvent une résolution monocronique (ou mieux) pour les applications de microposition et la résolution d'un seul nanomètre pour les exigences de nanopposition.

Les technologies qui peuvent fournir ces résolutions extrêmement élevées comprennent les encodeurs optiques à l'échelle en verre, les capteurs capacitifs et les encodeurs basés sur l'interféromètre. Cependant, parce que les étapes de nanopposition sont généralement de très petits appareils, les encodeurs capacitifs - qui peuvent être construits dans une très petite empreinte - sont généralement la meilleure option. Pour les étapes de microposition, les encodeurs magnétiques à haute résolution sont parfois utilisés également - en particulier lorsque l'environnement implique des températures fluctuantes ou une humidité élevée.

Malgré leur conception et leur construction spéciaux, les étapes de microposition et de nanopposition sont relativement faciles à personnaliser - en particulier en termes de matériaux, de finitions et de préparations spéciales - et de s'appliquer dans des applications uniques. Exemple: les étapes qui sont construites avec des composants sans frottement conviennent généralement aux applications de salle de vomisse et d'aspirateur, car elles ne créent pas de particules en raison du roulement ou du frottement glissant et ne nécessitent pas de lubrification. Et si une version non magnétique est requise, les composants en acier standard peuvent être facilement remplacés par des alternatives non magnétiques sans préoccupation concernant la réduction de la capacité de charge. Dans de nombreuses applications où les étapes de micropositions et de nanoposition sont utilisées, la conception de la machine comprend des caractéristiques telles que des mécanismes d'amortissement qui peuvent contrer même les moindres vibrations et algorithmes de contrôle avancés pour compenser les perturbations.