Les conceptions d'étages linéaires peuvent aller des portiques à longue course et à charge élevée aux étages de micropositionnement et de nanopositionnement avec des charges utiles légères. Bien que toutes les platines linéaires soient conçues et construites pour offrir une précision et une répétabilité de positionnement élevées et pour minimiser les erreurs angulaires et planaires, les platines destinées aux applications de micropositionnement et de nanopositionnement nécessitent des considérations supplémentaires dans la sélection et la conception des composants pour obtenir ces mouvements très petits et précis.

Le micropositionnement fait référence aux applications où les mouvements sont aussi petits qu'un micron ou un micromètre. (Un micron équivaut à un millionième de mètre, soit 1,0 x 10-6 m.)
Le nanopositionnement fait référence aux applications dans lesquelles les mouvements sont aussi petits qu'un nanomètre. (Un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre, soit 1 x 10-9 m.)

Pour obtenir un positionnement dans la plage du micron ou du nanomètre, l’un des principes clés de conception consiste à éliminer autant de frictions que possible. C'est pourquoi les étapes de nanopositionnement utilisent exclusivement des technologies d'entraînement et de guidage sans contact. Par exemple, la force motrice d'un nanopositionneur est généralement fournie par un moteur linéaire, un actionneur piézoélectrique ou un moteur à bobine mobile. D'un autre côté, le micropositionnement peut souvent être réalisé avec des transmissions mécaniques plus traditionnelles telles que des vis à billes et des vis à billes, bien que des moteurs linéaires soient également parfois utilisés pour des applications de micropositionnement.

Les technologies de guidage sans friction utilisées pour le nanopositionnement comprennent les paliers à air, les guides magnétiques et les flexions. Étant donné que ces technologies n'impliquent pas de contact roulant ou glissant, elles évitent également le jeu et la conformité qui dégradent la précision du positionnement dans les transmissions mécaniques traditionnelles. Pour les étapes de micropositionnement, les guides linéaires sans recirculation constituent généralement le meilleur choix, car ils ne subissent pas de pulsations ni de niveaux de friction variables dus aux billes entrant et sortant de la zone de charge. Cependant, certains guides linéaires à recirculation de haute précision ont été optimisés pour réduire ces pulsations et variations de frottement, ce qui les rend adaptés aux applications de micropositionnement, en particulier celles avec des longueurs de course totales plus longues.

En plus du frottement et du jeu, d'autres effets, tels que l'hystérésis et le fluage, peuvent interférer avec la capacité du système à se positionner au niveau micronique ou nanométrique. Pour faire face à ces effets, les étapes de micropositionnement et de nanopositionnement sont généralement exploitées dans un système en boucle fermée à l'aide d'un dispositif de retour de position doté d'une résolution bien supérieure à la précision de positionnement requise. Cela signifie souvent une résolution d’un seul micron (ou meilleure) pour les applications de micropositionnement et une résolution d’un seul nanomètre pour les exigences de nanopositionnement.

Les technologies capables de fournir ces résolutions extrêmement élevées comprennent les codeurs optiques à l'échelle du verre, les capteurs capacitifs et les codeurs basés sur un interféromètre. Cependant, étant donné que les étapes de nanopositionnement sont généralement de très petits dispositifs, les codeurs capacitifs, qui peuvent être construits dans un très faible encombrement, constituent généralement la meilleure option. Pour les étapes de micropositionnement, des codeurs magnétiques haute résolution sont également parfois utilisés, en particulier lorsque l'environnement implique des températures fluctuantes ou une humidité élevée.

Malgré leur conception et leur construction particulières, les étapes de micropositionnement et de nanopositionnement sont relativement faciles à personnaliser, notamment en termes de matériaux, de finitions et de préparations spéciales, et à être appliquées dans des applications uniques. Exemple concret : les étages construits avec des composants sans friction conviennent généralement aux applications en salle blanche et sous vide, car ils ne créent pas de particules en raison du frottement de roulement ou de glissement 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 souci de capacité de charge réduite. Dans de nombreuses applications où des étapes de micropositionnement et de nanopositionnement sont utilisées, la conception de la machine inclut des fonctionnalités telles que des mécanismes d'amortissement capables de contrecarrer les moindres vibrations et des algorithmes de contrôle avancés pour compenser les perturbations.