Os designs de estágio linear podem variar de pãezinhos de longo prazo e de alta carga a estágios de microopicionamento e nanoposicionamento com cargas úteis leves. Embora todos os estágios lineares sejam projetados e construídos para fornecer alta precisão e repetibilidade de posicionamento e para minimizar erros angulares e planares, estágios para aplicações de microposposição e nanoposionamento requerem considerações adicionais na seleção e design de componentes para alcançar esses movimentos muito pequenos e precisos.

O microopicionamento refere -se a aplicações em que os movimentos são tão pequenos quanto um mícron ou micrômetro. (Um micron está no milionésimo de um metro, ou 1,0 x 10-6 m.)
O nanoposionamento refere -se a aplicações onde os movimentos são tão pequenos quanto um nanômetro. (Um nanômetro é um bilhão de um metro, ou 1 x 10-9 m.)

Para alcançar o posicionamento na faixa de mícron ou nanômetro, um dos principais princípios de design é eliminar o máximo de atrito possível. É por isso que os estágios de nanoposicionamento usam exclusivamente a unidade sem contato e as tecnologias orientadoras. Por exemplo, a força motriz para um nanopositório é normalmente fornecida por um motor linear, atuador piezo ou motor de bobina de voz. Por outro lado, o microopicionamento geralmente pode ser alcançado com transmissão mecânica mais tradicional, como parafusos de bola e chumbo, embora os motores lineares também sejam usados ​​às vezes para aplicações de microoperações.

As tecnologias de guia sem atrito usadas para nanoposposição incluem rolamentos de ar, guias magnéticos e flexões. Como essas tecnologias não envolvem contato de laminação ou deslizamento, elas também evitam a reação e a conformidade que degradam a precisão do posicionamento nas transmissões mecânicas tradicionais. Para os estágios de microposificação, os guias lineares não recirculantes são tipicamente a melhor opção, pois não experimentam pulsações e níveis de atrito variados das bolas que entram e saem da zona de carga. No entanto, alguns guias lineares de recirculação de alta precisão foram otimizados para reduzir essas pulsações e variações de atrito, tornando-as adequadas para aplicações de microoperações-particularmente aquelas com comprimentos totais de AVC.

Além de atrito e reação, outros efeitos, como histerese e fluência, podem interferir na capacidade do sistema de posicionar no nível de mícron ou nanômetro. Para lidar com esses efeitos, os estágios de microopicionamento e nanoposposição são normalmente operados em um sistema de circuito fechado usando um dispositivo de feedback de posição que tem uma resolução muito maior do que a precisão do posicionamento necessária. Isso geralmente significa resolução de micron único (ou melhor) para aplicações de microoperações e resolução de nanômetro único para os requisitos de nanoposposição.

As tecnologias que podem fornecer essas resoluções extremamente altas incluem codificadores ópticos em escala de vidro, sensores capacitivos e codificadores baseados em interferômetro. No entanto, como os estágios de nanoposicionamento são tipicamente dispositivos muito pequenos, os codificadores capacitivos - que podem ser construídos em uma pegada muito pequena - são tipicamente a melhor opção. Para os estágios de microposificação, às vezes são usados ​​codificadores magnéticos de alta resolução-principalmente quando o ambiente envolve temperaturas flutuantes ou alta umidade.

Apesar de seu projeto e construção especiais, os estágios de microopicionamento e nanoposões são relativamente fáceis de personalizar - especialmente em termos de materiais, acabamentos e preparativos especiais - e se aplicam em aplicações exclusivas. Caso em questão: os estágios construídos com componentes sem atrito são normalmente adequados para aplicações de salas limpas e aspiradoras, pois não criam matéria de partículas devido ao atrito de rolagem ou deslizamento e não requer lubrificação. E se uma versão não magnética for necessária, os componentes de aço padrão poderão ser facilmente substituídos por alternativas não magnéticas sem preocupações com a capacidade de carga reduzida. Em muitas aplicações em que são usados ​​estágios de microopicionamento e nanoposicionamento, o design da máquina inclui recursos como mecanismos de amortecimento que podem neutralizar até as menores vibrações e algoritmos de controle avançado para compensar os distúrbios.