कोई भी एक प्रणाली सभी के लिए सही नहीं है।

आपके उच्च-सटीक पोजिशनिंग सिस्टम को बनाने वाले घटक - बेस और बेयरिंग, पोजिशनिंग सिस्टम, मोटर और ड्राइव सिस्टम, और कंट्रोलर - को यथासंभव एक साथ काम करना चाहिए। भाग 1 में हमने सिस्टम बेस और बेयरिंग के बारे में चर्चा की थी। यहाँ, हम पोजिशनिंग मापन के बारे में चर्चा करेंगे। भाग 3 में स्टेज, ड्राइव और एनकोडर डिज़ाइन; ड्राइव एम्पलीफायर; और कंट्रोलर शामिल होंगे।

स्थिति-मापन प्रणाली

आम तौर पर, आप नियंत्रकों को "ओपन-लूप" या "क्लोज़्ड-लूप" में वर्गीकृत कर सकते हैं। ओपन-लूप नियंत्रकों (आमतौर पर स्टेप मोटर्स के साथ उपयोग किए जाने वाले) में, 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 रहा है। उदाहरण के लिए, 500 स्पंद उत्सर्जित हो सकते हैं, लेकिन स्टिकशन, बॉल-स्क्रू टॉलरेंस, हिस्टैरिसिस, वाइंडिंग त्रुटियों आदि के कारण, टेबल केवल 498 स्पंदों के लिए ही गति कर 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 फीडबैक प्रदान करता है। नियंत्रक तब तक मोटर नियंत्रण संकेत भेजता रहता है जब तक कि स्लाइड की सटीक वांछित स्थिति प्राप्त नहीं हो जाती।

ऊपरी चित्र में बिना किसी स्थिति फीडबैक वाली स्लाइड, जिसके बाद स्लाइड स्थिति मापने के तीन सामान्य तरीके दिए गए हैं:
• एनकोडर को मोटर या बॉल-स्क्रू शाफ्ट पर स्थापित करें।
• स्लाइड पर रैखिक एनकोडर लगा हुआ 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 लगा होता है। स्लाइड और स्थिति एनकोडर के बीच यांत्रिक घटकों में सहनशीलता, घिसाव और अनुपालन के कारण वांछित और वास्तविक स्लाइड स्थितियों के बीच विचलन होता है। बॉल स्क्रू के साथ, स्लाइड सटीकता, बॉल-स्क्रू सटीकता द्वारा सीमित होती है। सामान्य सटीकता ±5 से ±10 मिमी/300 मिमी यात्रा होती है।

अधिकांश रैखिक मापन प्रणालियों में एक सटीक काँच का पैमाना और एक प्रकाश-विद्युत मापक शीर्ष होता है। या तो पैमाना या शीर्ष सीधे गतिमान स्लाइड से जुड़कर स्लाइड की स्थिति को सीधे मापता है। बॉलस्क्रू की अशुद्धियों के कारण कोई त्रुटि नहीं होती। पैमाने की विशिष्ट सटीकता ±1 से ±5 मिमी/मी होती है। मापक शीर्ष के स्थान पर स्लाइड की भी यही सटीकता होती है।

स्टेज लोड (जिसकी स्थिति सटीकता में हमारी वास्तविक रुचि है) 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 ऊपर होता है। स्टैक्ड स्टेज के साथ यह और भी स्पष्ट होता है। गति के दौरान, यदि स्लाइड बियरिंग वे की सीधीता में विचलन, उत्क्रमण त्रुटियों आदि के कारण कुछ झुक जाती है, तो लोड बनाम एनकोडर की स्थिति के सापेक्ष विचलन उत्पन्न होता है।

बड़े ऑफसेट के साथ एक छोटी कोणीय त्रुटि, जैसा कि आप स्टैक्ड XY स्टेज पर पाते हैं, स्केल की अशुद्धि को कई गुना बढ़ा सकती है। दूसरे शब्दों में, एक मापक स्केल केवल उस स्थान पर सही स्थिति की जानकारी प्रदान करता है जहाँ मापक शीर्ष जुड़ता है।

उदाहरण के लिए, परिशुद्धता रोल विशेषताओं वाला एक गति चरण, लगभग ±5 आर्क सेकंड (1 आर्क सेकंड = 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 त्रुटि होती है!

अत्यंत सटीक अनुप्रयोगों के लिए, समतल दर्पणों वाला लेज़र-इंटरफेरोमीटर पोजिशनिंग फीडबैक सिस्टम सबसे अच्छा विकल्प है। हीलियम-नियॉन लेज़र की तरंगदैर्घ्य, 632.8 नैनोमीटर, एक मानक के रूप में कार्य करती है। एक नैनोमीटर 1 × 10-9 मीटर के बराबर होता है। स्थिर लेज़र स्रोत के लिए लगभग ±0.1 मिमी/मी की सटीकता संभव है, जिसका विभेदन λ/1,024 या 0.617 माइक्रोमीटर तक हो सकता है। लैम्ब्डा (λ) प्रकाश की तरंगदैर्घ्य है।

एक मुख्य लाभ यह है कि दर्पण भार के स्थान पर स्थित हो सकते हैं; यानी, जहाँ सटीकता वास्तव में महत्वपूर्ण है। एबे त्रुटियाँ समाप्त हो जाती हैं। दर्पण की समतलता, जो आमतौर पर सबमाइक्रोन श्रेणी में होती है, स्लाइड की गति की रैखिकता निर्धारित करती है।

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

वायु में प्रकाश की तरंगदैर्घ्य वायु में प्रकाश की गति पर निर्भर करती है, जो वायु के तापमान, दाब और सापेक्ष आर्द्रता सहित अन्य कारकों पर निर्भर करती है। जब आप मापने वाले पैमाने का उपयोग करते हैं, तो तापमान परिवर्तन के परिणामस्वरूप पैमाने के पदार्थ के विस्तार के कारण माप त्रुटियाँ होती हैं। काँच और स्टील के तराजू के लिए विशिष्ट विस्तार गुणांक 8 और 10 मिमी/मी प्रति डिग्री केल्विन होते हैं। लेज़र इंटरफेरोमीटर के साथ, जहाँ एक स्थिर वातावरण बनाए रखना संभव नहीं है, आप वैकल्पिक स्वचालित क्षतिपूर्ति घटकों के साथ वायुमंडलीय परिवर्तनों को ठीक कर सकते हैं।