कोई भी एक प्रणाली सभी के लिए सही नहीं है.

आपके उच्च-सटीकता पोजिशनिंग सिस्टम को बनाने वाले घटक - आधार और बीयरिंग, स्थिति-माप प्रणाली, मोटर-और-ड्राइव सिस्टम, और नियंत्रक - को यथासंभव एक साथ काम करना चाहिए। भाग 1 में हमने सिस्टम बेस और बियरिंग्स को कवर किया। यहां, हम स्थिति माप को कवर करते हैं। भाग 3 में स्टेज, ड्राइव और एनकोडर डिज़ाइन शामिल होगा; ड्राइव एम्पलीफायर; और नियंत्रक.

स्थिति मापने की प्रणाली

आम तौर पर, आप नियंत्रकों को "ओपन-लूप" या "क्लोज्ड-लूप" के रूप में वर्गीकृत कर सकते हैं। ओपन-लूप नियंत्रकों (आमतौर पर स्टेप मोटर्स के साथ उपयोग किया जाता है) के साथ नियंत्रक द्वारा उत्सर्जित प्रत्येक आवेग एक निश्चित स्लाइड विस्थापन का कारण बनता है। हालाँकि, यह निर्धारित करने का कोई साधन नहीं है कि विस्थापन कितना बड़ा हुआ है। उदाहरण के लिए, 500 पल्स उत्सर्जित हो सकते हैं, लेकिन कठोरता, बॉल-स्क्रू सहनशीलता, हिस्टैरिसीस, वाइंडिंग त्रुटियों आदि के कारण, तालिका केवल 498 पल्स के लिए स्थानांतरित हो सकती है। एक बड़ा नुकसान यह है कि कोई पोजिशनिंग त्रुटि सुधार नहीं होता है।

एक बंद-लूप प्रणाली, या सर्वो प्रणाली में, एक स्थिति एनकोडर नियंत्रक को प्रतिक्रिया प्रदान करता है। नियंत्रक तब तक मोटर नियंत्रण सिग्नल भेजना जारी रखता है जब तक कि स्लाइड की सटीक वांछित स्थिति नहीं पहुंच जाती।

एक स्लाइड जिसमें ऊपरी चित्रण में कोई स्थिति फीडबैक नहीं है, स्लाइड स्थिति को मापने के लिए तीन सामान्य तरीकों का पालन किया जाता है:
• स्थिति एनकोडर मोटर या बॉल-स्क्रू शाफ्ट पर लगा हुआ है।
• स्लाइड पर रैखिक एनकोडर लगा हुआ है।
• स्लाइड पर लगे दर्पणों के साथ लेजर इंटरफेरोमीटर।

पहली विधि में, स्लाइड स्थिति को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जाता है - स्थिति एनकोडर ड्राइव शाफ्ट पर लगा होता है। स्लाइड और स्थिति एनकोडर के बीच यांत्रिक घटकों में सहनशीलता, घिसाव और अनुपालन वांछित और वास्तविक स्लाइड स्थिति के बीच विचलन का कारण बनता है। बॉल स्क्रू के साथ संयुक्त रूप से, स्लाइड की सटीकता बॉल-स्क्रू सटीकता द्वारा सीमित होती है। विशिष्ट सटीकता ±5 से ±10 मिमी/300-मिमी यात्रा है।

अधिकांश रैखिक माप प्रणालियों में एक सटीक ग्लास स्केल और एक फोटोइलेक्ट्रिक मापने वाला सिर होता है। या तो स्केल या हेड सीधे चलती स्लाइड से जुड़ जाता है और स्लाइड की स्थिति को सीधे मापता है। न ही बॉलस्क्रू की अशुद्धियों से त्रुटियां उत्पन्न होती हैं। पैमाने के लिए विशिष्ट सटीकता ±1 से ±5 मिमी/मीटर है। यह माप-शीर्ष स्थान पर स्लाइड की सटीकता भी है।

स्टेज लोड (जिसकी स्थिति सटीकता में हम वास्तव में रुचि रखते हैं) हमेशा माप पैमाने से कुछ दूरी पर होता है, जिसे गति की दिशा के लंबवत दिशा में मापा जाता है, क्योंकि अधिकांश एनकोडर स्लाइड के नीचे स्थित होते हैं, लेकिन लोड शीर्ष पर होता है . स्टैक्ड चरणों के साथ यह और भी अधिक स्पष्ट है। एक चाल के दौरान, यदि असर के तरीकों की सीधीता में विचलन, उलट त्रुटियों आदि के कारण स्लाइड कुछ हद तक झुकती है, तो लोड बनाम एनकोडर की स्थिति के सापेक्ष विचलन पैदा होता है।

बड़े ऑफसेट के साथ एक छोटी कोणीय त्रुटि, जैसे कि आप स्टैक्ड XY चरणों पर पाते हैं, पैमाने की अशुद्धि को कई गुना बढ़ा सकती है। दूसरे शब्दों में, मापने का पैमाना केवल उस स्थान पर सही स्थिति की जानकारी प्रदान करता है जहां मापने वाला सिर जुड़ा होता है।

उदाहरण के लिए, सटीक रोल विशेषताओं वाला एक गति चरण, लगभग ±5 चाप सेकंड की विशिष्ट कोणीय त्रुटियाँ दिखाता है। (1 आर्क सेकंड = 1/3,600 डिग्री या लगभग 5 μrad।) लोड और स्केल के बीच 100 मिमी की दूरी के लिए, इसके परिणामस्वरूप ±2.5 मिमी की स्थिति त्रुटि होती है!

अत्यंत सटीक अनुप्रयोगों के लिए, समतल दर्पणों के साथ लेजर-इंटरफेरोमीटर पोजिशनिंग फीडबैक सिस्टम सबसे अच्छा विकल्प है। हीलियम-नियॉन लेजर की तरंग दैर्ध्य, 632.8 एनएम, एक मानक के रूप में कार्य करती है। एक नैनोमीटर 1×10-9 मीटर का होता है। एक स्थिर लेजर स्रोत के लिए लगभग ±0.1 मिमी/मीटर की सटीकता संभव है, जिसका रिज़ॉल्यूशन λ/1,024 या 0.617 μm तक है। लैम्ब्डा (λ) प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है।

एक मुख्य लाभ यह है कि दर्पण लोड के स्थान पर हो सकते हैं; यानी, जहां परिशुद्धता वास्तव में महत्वपूर्ण है। अब्बे त्रुटियाँ दूर हो जाती हैं। दर्पण की सपाटता, आमतौर पर सबमाइक्रोन रेंज में, उस रैखिकता को निर्धारित करती है जिसके साथ स्लाइड चलती है।

इसके अलावा, क्योंकि XY चरण के लिए गति को गति के विमान के बाहर एक निश्चित बिंदु पर संदर्भित किया जाता है, प्रतिक्रिया स्वचालित रूप से XY प्रणाली की किसी भी आउट-ऑफ-स्क्वायरनेस के लिए क्षतिपूर्ति करती है, क्योंकि यह स्लाइड को एक निश्चित दूरी पर रखती है।

हवा में प्रकाश की तरंग दैर्ध्य हवा में प्रकाश की गति पर निर्भर करती है, जो अन्य चीजों के अलावा हवा के तापमान, दबाव और सापेक्ष आर्द्रता पर निर्भर करती है। जब आप मापने के पैमाने का उपयोग करते हैं, तो तापमान परिवर्तन के कारण पैमाने की सामग्री के विस्तार के कारण माप त्रुटियाँ होती हैं। ग्लास और स्टील स्केल के लिए विशिष्ट विस्तार गुणांक 8 और 10 मिमी/मीटर प्रति डिग्री K हैं। लेजर इंटरफेरोमीटर के साथ, जहां एक स्थिर वातावरण बनाए नहीं रखा जा सकता है, आप वैकल्पिक स्वचालित क्षतिपूर्ति घटकों के साथ वायुमंडलीय परिवर्तनों को सही कर सकते हैं।