इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपका मोशन कंट्रोलर कितना परिष्कृत है, यह खराब डिजाइन वाले इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम को मात नहीं दे सकता।

मोशन-कंट्रोल सिस्टम में तीन मुख्य घटक होते हैं: पोजिशनिंग मैकेनिज्म, मोटर ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स और मोशन कंट्रोलर। इनमें से प्रत्येक घटक को सावधानीपूर्वक चुना जाना चाहिए लेकिन सर्वोत्तम सिस्टम परिणामों के लिए, पहले पोजिशनिंग तंत्र की योजना बनाएं। यदि तंत्र आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं है, तो ड्राइव और गति नियंत्रक अंतर नहीं बना सकते हैं।

किसी भी गति प्रणाली को डिजाइन करने में पहला कदम प्रक्रिया का पूरी तरह से वर्णन करना और समझना है। इस विवरण से घटक प्रदर्शन मापदंडों की एक सूची बनाएं। इस सूची में प्रथम-क्रम पैरामीटर शामिल हैं जैसे अक्षों की संख्या, प्रत्येक अक्ष की यात्रा लंबाई, गति की सटीकता (रिज़ॉल्यूशन, दोहराव और सटीकता सहित), पेलोड क्षमता और चरणों का भौतिक आकार। कम स्पष्ट लेकिन समान रूप से महत्वपूर्ण मापदंडों में पर्यावरणीय बाधाएँ या चुनौतियाँ, ड्राइव चयन, एकाधिक अभिविन्यासों में संचालन, मल्टीएक्सिस कॉन्फ़िगरेशन में केबल प्रबंधन, आजीवन योजना और एकीकरण में आसानी शामिल हैं। इन मापदंडों की त्वरित समीक्षा से पता चलता है कि वे सभी पोजिशनिंग तंत्र से संबंधित हैं और इसलिए परियोजना की सफलता के लिए इन घटकों का गहन मूल्यांकन महत्वपूर्ण है।

एप्लिकेशन परिभाषित करेगा कि पोजिशनिंग चरण रैखिक है, रोटरी है, या मल्टीएक्सिस सिस्टम में चरणों के संयोजन को शामिल करता है। यहां तक ​​कि काफी सीधे एकल-अक्ष अनुप्रयोगों में भी, कई विचार हैं। भार इस प्रोफ़ाइल का एक महत्वपूर्ण पहलू है, क्योंकि पेलोड वजन और ऑफसेट (गुरुत्वाकर्षण का केंद्र) जैसे मुद्दे गति आवश्यकताओं को नाटकीय रूप से प्रभावित कर सकते हैं। विशिष्ट और अधिकतम भार भार के साथ-साथ मंच द्वारा तय की जाने वाली अधिकतम और न्यूनतम दूरी, आवश्यक यात्रा गति और त्वरण पर विचार करें।

मंच को बड़ी व्यवस्था का एक अभिन्न अंग मानना ​​महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, मंच कैसे स्थापित किया जाता है और उसकी स्थापना संरचना का मंच प्रदर्शन और विशिष्टताओं को पूरा करने की क्षमता पर नाटकीय प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, एक उच्च गति निरीक्षण अनुप्रयोग में जहां नमूने एक कैमरे के नीचे तेजी से आगे और पीछे दोलन करते हैं, एक रैखिक-स्थिति चरण को एक संरचना पर लगाया जाना चाहिए जो चलती भार के "पेंट-शेकर प्रभाव" का सामना कर सके। इसी प्रकार, समतलता में उच्च परिशुद्धता के लिए चयनित एक लंबी-यात्रा रैखिक चरण को एक गैर-सपाट सतह के अनुरूप मंच से विरूपण से बचने के लिए उचित रूप से सपाट सतह पर स्थापित किया जाना चाहिए।

चरण विनिर्देशों को परिभाषित करते समय सिस्टम की जीवनकाल आवश्यकताओं पर भी विचार करें। यदि मशीन के जीवनकाल में आवश्यकताएं बदलती हैं, तो यह सिस्टम को पोजिशनिंग-स्टेज सहनशीलता से बाहर कर सकती है और मशीन की सटीकता, उत्पादकता और विश्वसनीयता को कम कर सकती है। किसी भी गतिशील घटक की तरह, विस्तारित उपयोग के साथ स्थिति निर्धारण क्षमताएं बदल सकती हैं। सुनिश्चित करें कि स्टेज को मशीन के अपेक्षित सेवा जीवन के दौरान गति आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए रेट किया गया है।

अन्य प्रभावों में सिस्टम का आकार और पर्यावरणीय बाधाएँ शामिल हैं। क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों आकार की बाधाओं पर विचार करें। सिस्टम के कुल पदचिह्न को प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल है कि क्या ड्राइव मैकेनिक बाहरी या आंतरिक हैं और केबलिंग का प्रबंधन कैसे किया जाता है। पर्यावरणीय बाधाओं में साफ-सुथरे कमरे के अनुप्रयोग शामिल हो सकते हैं, जिसमें मशीन के चलने वाले हिस्सों को कुछ कण, या गंदा वातावरण उत्पन्न करना होगा, जहां परिवेश के कण चरण के भीतर अत्यधिक घर्षण पैदा कर सकते हैं और विश्वसनीयता और प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। ऑपरेटिंग तापमान एक प्रमुख पर्यावरणीय मुद्दा है जो मंच प्रदर्शन को नाटकीय रूप से प्रभावित कर सकता है। कम से कम दो या तीन डिग्री का तापमान परिवर्तन चरण सहनशीलता को बदलने के लिए पर्याप्त विस्तार का कारण बन सकता है।

कई अनुप्रयोगों के लिए बहु-अक्ष गति की आवश्यकता होती है। मल्टीएक्सिस प्रणाली में, चरणों को अलग-अलग दिशाओं में गति के लिए व्यवस्थित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक सिलिकॉन-वेफर निरीक्षण प्रणाली को रैखिक प्रदान करने की आवश्यकता हो सकती हैXऔरYगति के साथ-साथ घूर्णी भीथीटा. ऐसी प्रणालियों में, यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि ज्यामिति शेष प्रणाली में सहनशीलता को कैसे प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, दो चरणों को एक-दूसरे के ऊपर रखकर, शीर्ष चरण अपनी यात्रा के अंत में विक्षेपित हो सकता है। शीर्ष चरण का विक्षेपण निचले चरण पर ब्रैकट भार का एक कार्य है। इस विक्षेपण को ध्यान में रखा जाना चाहिए या किसी भिन्न कॉन्फ़िगरेशन पर विचार किया जाना चाहिए। स्टेज निर्माता को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि स्टैक्ड स्टेज के विनिर्देश आवेदन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

बहु-स्तरीय प्रणालियों में, केबल प्रबंधन एक रसद और विश्वसनीयता समस्या बन सकता है। केबलों को अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है लेकिन वे सिस्टम के जीवन, ज्यामिति और प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। नवीन केबलिंग समाधानों के लिए स्टेज निर्माता की ओर देखें। इनमें घर्षण और खिंचाव को कम करने के लिए आंतरिक रूप से केबलों को एकीकृत करना, या अधिक लचीलेपन के लिए बाहरी केबल कनेक्टर के बजाय एकल बाहरी केबल इंटरफ़ेस का उपयोग करना शामिल हो सकता है।

सिस्टम ड्राइव पर निर्णय लेना एक प्रमुख तत्व है। दो सबसे आम ड्राइव प्रकार बॉल-स्क्रू और लीनियर-मोटर ड्राइव हैं। बॉल-स्क्रू ड्राइव सस्ती और समझने में आसान हैं। प्राकृतिक नमी के साथ, उन्हें नियंत्रित करना आसान होता है और ब्रेक आसानी से लगाया जा सकता है। दूसरी ओर, यांत्रिक घर्षण के कारण स्थिर वेग बनाए रखना मुश्किल हो सकता है। कुछ परिस्थितियों में, जैसे कि अत्यधिक तापमान या आर्द्रता, बॉल स्क्रू की पिच बदल सकती है और सटीकता को प्रभावित कर सकती है। यदि थर्मल प्रभाव एक मुद्दा है, तो एक रैखिक एनकोडर की आवश्यकता हो सकती है या एक रैखिक-मोटर चरण एक बेहतर विकल्प हो सकता है।

लीनियर-मोटर ड्राइवट्रेन में एक चुंबकीय ट्रैक और कॉइल असेंबली होती है। चुंबकीय ट्रैक आम तौर पर स्थिर होता है और इसमें स्टील सब्सट्रेट पर लगे स्थायी चुंबकों की एक श्रृंखला होती है। कॉइल असेंबली में सभी तांबे की वाइंडिंग्स होती हैं और आम तौर पर स्लाइडिंग स्टेज कैरिज पर लगाई जाती हैं। कुछ रैखिक मोटर चरणों में केबलिंग को सरल बनाने के साधन के रूप में स्लाइडिंग कैरिज असेंबली पर स्थायी चुंबक होते हैं, लेकिन चुंबक की लंबाई इन प्रणालियों की यात्रा को सीमित करती है।

लीनियर-मोटर ड्राइव आमतौर पर उच्च गति, निरंतर-वेग, या लंबी-यात्रा अनुप्रयोगों में हल्के से मध्यम भार के लिए सर्वोत्तम होते हैं। लीनियर-मोटर ड्राइव में बॉल-स्क्रू ड्राइवट्रेन की तुलना में अधिक लंबी यात्रा क्षमता होती है क्योंकि यात्रा की लंबाई बढ़ने पर वे शिथिल नहीं होते हैं। वे बेहतर वेग नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं लेकिन चलती कुंडल और रैखिक एनकोडर इलेक्ट्रॉनिक्स केबल प्रबंधन को और अधिक जटिल बनाते हैं। इसके अलावा, बड़े रैखिक ड्राइव भारी होते हैं और यात्रा की लंबाई और चुंबक के आकार में वृद्धि के कारण महंगे हो सकते हैं।

ड्राइव प्रकार चुनने में एक महत्वपूर्ण विचार रोकने की क्षमता और माउंटिंग ओरिएंटेशन है। लीनियर-मोटर ड्राइव बिना शक्ति के स्वतंत्र रूप से चलती हैं, जबकि बॉल-स्क्रू ड्राइव में गति को कम करने के लिए घर्षण होता है। यह उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां ड्राइव को लंबवत रूप से माउंट किया जाना चाहिए। क्योंकि एक लीनियर-मोटर चरण वस्तुतः घर्षण रहित होता है, बिजली की हानि गाड़ी को मुक्त रूप से गिरने देगी। इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण बल पर हमेशा काबू पाना चाहिए, जो मोटर पर एक बड़ी निरंतर बल की आवश्यकता डालता है। बॉल-स्क्रू ड्राइव ऊर्ध्वाधर अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं, क्योंकि लंबवत चलने पर रैखिक मोटरें जल्दी से गर्म हो सकती हैं या उन्हें असंतुलन की आवश्यकता हो सकती है।

मोटर का चयन करने में ट्रेड-ऑफ़ भी शामिल हो सकता है। सामान्य रोटरी मोटर सबसे कम खर्चीला विकल्प हैं, लेकिन वे ड्राइव-सिस्टम स्थान आवश्यकताओं को जोड़ते हैं। रैखिक मोटरें कम जगह लेती हैं लेकिन अधिक महंगी होती हैं क्योंकि उनमें रोटरी मोटर की तुलना में अधिक चुंबक होते हैं और एक रैखिक एनकोडर की आवश्यकता होती है। बॉल-स्क्रू-चालित चरण रैखिक एनकोडर का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन मोटर और बॉल स्क्रू पर रोटरी एनकोडर अक्सर समान रूप से काम करेंगे और लागत कम होगी। स्टेपर मोटर्स या सर्वोमोटर्स के उपयोग से जुड़े व्यापार-बंद भी हैं। स्टेपर कम महंगे हैं लेकिन सर्वोमोटर्स का उच्च गति प्रदर्शन बेहतर है।

बॉल-स्क्रू-चालित चरण का एक विकल्प फ़्रेमलेस मोटर है। फ़्रेमलेस मोटर स्टेज में निर्मित एक मानक ब्रशलेस मोटर है। रोटर मैग्नेट सीधे बॉल-स्क्रू शाफ्ट से जुड़े होते हैं और स्टेटर वाइंडिंग्स को चरण के अंत में एकीकृत किया जाता है। यह कॉन्फ़िगरेशन मोटर कपलर को समाप्त कर देता है, जिससे कई इंच जगह की बचत होती है। कपलर की अनुपस्थिति मोटर-टू-बॉल-स्क्रू कनेक्शन के हिस्टैरिसीस और विंड-अप को कम कर देती है, जिससे प्रदर्शन में सुधार होता है। स्टेज निर्माताओं को एप्लिकेशन के लिए सर्वोत्तम समग्र समाधान को परिभाषित करने में सहायता के लिए मोटर और एनकोडर पर विशेषज्ञता प्रदान करनी चाहिए।

एक बार जब सिस्टम गति के यांत्रिक और विद्युत पहलुओं को अच्छी तरह से समझ लिया जाता है और चरणों का चयन कर लिया जाता है, तो नियंत्रण प्रणाली के विवरण को हल किया जा सकता है। एक नियंत्रण प्रणाली को ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ संगत होना चाहिए, इस तथ्य पर विशेष ध्यान देना चाहिए कि सभी ड्राइव अपने कनेक्टर्स पर फीडबैक जानकारी प्रदान नहीं करते हैं। आदर्श रूप से, नियंत्रक को अतिरिक्त हार्डवेयर के बिना सीधे ट्रांसड्यूसर और एक्चुएटर सिग्नल से इंटरफ़ेस करना चाहिए। नियंत्रक के पास सिस्टम की प्राकृतिक डेटा दरों के भीतर नियंत्रण लूप को बंद करने या आवश्यकतानुसार कई गति अक्षों की गति को समन्वित करने के लिए पर्याप्त प्रदर्शन होना चाहिए।