कोई भी एक प्रणाली सभी के लिए सही नहीं है।

आपके उच्च-सटीकता वाले पोजिशनिंग सिस्टम को बनाने वाले घटक - बेस और बियरिंग, पोजिशन-मापन प्रणाली, मोटर-और-ड्राइव सिस्टम, और नियंत्रक - को यथासंभव एक साथ काम करना चाहिए। भाग 1 में हमने सिस्टम बेस और बियरिंग को कवर किया। यहाँ, हम पोजिशन माप को कवर करते हैं। भाग 3 में स्टेज, ड्राइव और एनकोडर डिज़ाइन; ड्राइव एम्पलीफायर; और नियंत्रकों को कवर किया जाएगा।

स्थिति-मापन 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 किए जाने वाले) के साथ नियंत्रक द्वारा उत्सर्जित प्रत्येक आवेग एक निश्चित स्लाइड विस्थापन का कारण बनता है। हालाँकि, यह निर्धारित करने का कोई तरीका नहीं है कि विस्थापन कितना बड़ा है। उदाहरण के लिए, 500 पल्स उत्सर्जित हो सकते हैं, लेकिन स्टिकशन, बॉल-स्क्रू टॉलरेंस, हिस्टैरिसिस, वाइंडिंग एरर, इत्यादि के कारण, टेबल केवल 498 पल्स के लिए ही हिल सकती है। एक बड़ा नुकसान यह है कि कोई पोजिशनिंग त्रुटि सुधार नहीं होता है।

बंद लूप सिस्टम या सर्वो सिस्टम में, एक स्थिति एनकोडर नियंत्रक को फीडबैक प्रदान करता है। नियंत्रक तब तक मोटर नियंत्रण संकेत भेजना जारी रखता है जब तक कि स्लाइड की सटीक वांछित स्थिति तक नहीं पहुंच जाता।

ऊपरी चित्र में बिना किसी स्थिति फीडबैक वाली स्लाइड, उसके बाद स्लाइड की स्थिति मापने की तीन सामान्य विधियां दी गई हैं:
• एनकोडर को मोटर या बॉल-स्क्रू शाफ्ट पर स्थापित करें।
• स्लाइड पर रैखिक एनकोडर लगाया गया है।
• स्लाइड पर लगे दर्पणों सहित लेजर इंटरफेरोमीटर।

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

अधिकांश रैखिक मापन प्रणालियों में एक सटीक ग्लास स्केल और एक फोटोइलेक्ट्रिक मापन हेड होता है। या तो स्केल या हेड सीधे चलती स्लाइड से जुड़ता है और सीधे स्लाइड की स्थिति को मापता है। बॉलस्क्रू की अशुद्धियों से कोई त्रुटि नहीं होती है। स्केल के लिए विशिष्ट सटीकता ±1 से ±5 मिमी/मी है। यह मापन-हेड 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 आंदोलन 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 स्टेज के साथ यह और भी अधिक स्पष्ट है। एक चाल के दौरान, यदि स्लाइड असर के तरीकों की सीधीता, उलट त्रुटियों, और इसी तरह के विचलन के कारण 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, जैसा कि आप स्टैक्ड XY चरणों पर पाते हैं, स्केल की अशुद्धि को कई गुना बढ़ा सकती है। दूसरे शब्दों में, एक मापने वाला स्केल केवल उस स्थान पर सही स्थिति की जानकारी प्रदान करता है जहाँ मापने वाला सिर जुड़ता है।

उदाहरण के लिए, परिशुद्ध रोल विशेषताओं वाला एक मोशन स्टेज, लगभग ±5 आर्क सेकण्ड (1 आर्क सेकण्ड = 1/3,600 डिग्री या लगभग 5 μrad) की विशिष्ट कोणीय त्रुटियाँ दर्शाता है। लोड और स्केल के बीच 100 मिमी की दूरी के लिए, इसके परिणामस्वरूप ±2.5 मिमी की स्थिति निर्धारण 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 तरंगदैर्घ्य, 632.8 एनएम, एक मानक के रूप में कार्य करती है। एक नैनोमीटर 1 × 10-9 मीटर है। स्थिर लेजर स्रोत के लिए लगभग ± 0.1 मिमी/मी की सटीकता संभव है, जिसमें λ/1,024 या 0.617 μm तक का रिज़ॉल्यूशन है। लैम्ब्डा (λ) प्रकाश की तरंगदैर्घ्य है।

एक मुख्य लाभ यह है कि दर्पण लोड के स्थान पर हो सकते हैं; यानी, जहाँ सटीकता वास्तव में महत्वपूर्ण है। एबे त्रुटियाँ समाप्त हो जाती हैं। दर्पण की समतलता, आमतौर पर सबमिक्रॉन रेंज में, उस रैखिकता को निर्धारित करती है जिसके साथ स्लाइड चलती है।

इसके अतिरिक्त, क्योंकि XY स्टेज के लिए गति, गति तल के बाहर एक निश्चित बिंदु से संदर्भित होती है, फीडबैक XY प्रणाली के किसी भी वर्ग-विहीनता के लिए स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति कर देता है, क्योंकि यह स्लाइड को एक निश्चित दूरी पर रखता है।

हवा में प्रकाश की तरंगदैर्घ्य हवा में प्रकाश की गति पर निर्भर करती है, जो अन्य चीजों के अलावा हवा के तापमान, दबाव और सापेक्ष आर्द्रता का एक कार्य है। जब आप मापने वाले पैमाने का उपयोग करते हैं, तो तापमान परिवर्तन के परिणामस्वरूप स्केल सामग्री के विस्तार के कारण माप त्रुटियाँ होती हैं। कांच और स्टील के तराजू के लिए विशिष्ट विस्तार गुणांक 8 और 10 मिमी/मी प्रति डिग्री केल्विन 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 ठीक कर सकते हैं।