אין מערכת אחת שנכונה לכולם.

הרכיבים המרכיבים את מערכת המיקום שלכם בעלת הדיוק הגבוה - בסיס ומיסבים, מערכת מדידת מיקום, מערכת מנוע והנעה ובקר - חייבים לעבוד יחד בצורה הטובה ביותר האפשרית. בחלק 1 כיסינו את בסיס המערכת והמיסבים. כאן, נכסה את מדידת המיקום. חלק 3 יכסה את תכנון הבמה, ההנעה והמקודד; את מגבר ההנעה; ואת הבקרים.

מערכת מדידת מיקום

באופן כללי, ניתן לסווג בקרים כ"לולאה פתוחה" או "לולאה סגורה". עם בקרי לולאה פתוחה (המשמשים בדרך כלל עם מנועי צעד), כל דחף שהבקר פולט גורם לתזוזה מסוימת של המגלשה. עם זאת, אין דרך לקבוע עד כמה גדולה הייתה התזוזה. לדוגמה, ייתכן שנפלטו 500 פולסים, אך עקב סטייה, סבילות בורג כדורי, היסטרזיס, שגיאות סלילה וכן הלאה, ייתכן שהשולחן זז רק 498 פולסים. חיסרון עיקרי הוא שלא מתרחש תיקון שגיאות מיקום.

במערכת לולאה סגורה, או מערכת סרוו, מקודד מיקום מספק משוב לבקר. הבקר ממשיך לשלוח אותות בקרת מנוע עד להגעה למיקום הרצוי המדויק של המגלשה.

מגלשה ללא משוב מיקום באיור העליון, ולאחר מכן שלוש השיטות הנפוצות למדידת מיקום המגלשה:
• מקודד מיקום המותקן על ציר המנוע או בורג הכדורים.
• מקודד ליניארי המותקן על המגלשה.
• אינטרפרומטר לייזר עם מראות המותקנות על השקופית.

בשיטה הראשונה, מיקום המחלק נמדד בעקיפין - מקודד המיקום מורכב על ציר ההינע. סבילות, בלאי וגמישות ברכיבים מכניים בין המחלק למקודד המיקום מובילים לסטיות בין מיקומי המחלק הרצויים למיקומי המחלק האמיתיים. בשילוב עם בורג הכדור, דיוק המחלק מוגבל במקרה הטוב על ידי דיוק הבורג הכדור. דיוקים אופייניים הם ±5 עד ±10 מ"מ / מהלך של 300 מ"מ.

רוב מערכות המדידה הלינאריות מורכבות מסקל זכוכית מדויק וראש מדידה פוטואלקטרי. הסקל או הראש מתחברים ישירות למגלשה הנעה ומודד את מיקום המגלשה ישירות. אי דיוקים של בורג הכדורים לא נגרמות שגיאות. דיוקים אופייניים לסקל עצמו הם ±1 עד ±5 מ"מ/מ'. זהו גם הדיוק של המגלשה עצמה במיקום ראש המדידה.

עומס הבמה (שדיוק המיקום שלו הוא מה שמעניין אותנו באמת) נמצא תמיד במרחק מסוים מסקאלת המדידה, נמדד בכיוון ניצב לכיוון התנועה, מכיוון שרוב המקודדים ממוקמים מתחת למגלשה, אך העומס נמצא למעלה. זה בולט אף יותר עם שלבים מוערמים. במהלך תנועה, אם המגלשה נוטה מעט בגלל סטיות בישור של דרכי המיסוב, שגיאות היפוך וכן הלאה, נוצרת סטייה יחסית למיקום העומס לעומת המקודד.

שגיאת זווית קטנה עם היסט גדול, כמו זו שמוצאים בשלבי XY מוערמים, עלולה להוביל להכפלת אי דיוק הסקאלה. במילים אחרות, סקל מדידה מספק מידע מיקום נכון רק במקום בו מחובר ראש המדידה.

שלבת תנועה עם מאפייני גלגול מדויקים, לדוגמה, מציגה שגיאות זוויתיות אופייניות של כ-±5 קשת-שניות (קשת-שנייה אחת = 1/3,600 מעלות או כ-5 מיקרו-רדיאנים). עבור מרחק של 100 מ"מ בין העומס לקנה המידה, התוצאה היא שגיאת מיקום של ±2.5 מ"מ!

עבור יישומים מדויקים ביותר, מערכת משוב מיקום לייזר-אינטרפרומטר עם מראות מישוריות היא הבחירה הטובה ביותר. אורך הגל של לייזר הליום-ניאון, 632.8 ננומטר, משמש כסטנדרט. ננומטר הוא 1 × 10-9 מטר. דיוק של כ-±0.1 מ"מ/מ' עבור מקור לייזר מיוצב אפשרי, עם רזולוציה של עד λ/1,024 או 0.617 מיקרומטר. למבדה (λ) הוא אורך הגל של האור.

יתרון עיקרי הוא שהמראות יכולות להיות במקום העומס; כלומר, היכן שהדיוק באמת חשוב. שגיאות אבה (Abbé) מבוטלות. שטוחות המראה, שבדרך כלל בטווח תת-מיקרון, קובעת את הלינאריות שבה המגלשה נעה.

בנוסף, מכיוון שהתנועה עבור שלב XY מתייחסת לנקודה קבועה מחוץ למישור התנועה, המשוב מפצה אוטומטית על כל חוסר ריבועיות של מערכת XY, משום שהוא שומר על המגלשה במרחק קבוע.

אורך הגל של האור באוויר תלוי במהירות האור באוויר, שהיא פונקציה של טמפרטורת האוויר, לחץ האוויר והלחות היחסית, בין היתר. כאשר משתמשים בסולם מדידה, שינוי טמפרטורה גורם לשגיאות מדידה עקב התפשטות חומר הסולם. מקדמי התפשטות אופייניים לסולם זכוכית ופלדה הם 8 ו-10 מ"מ/מטר לכל מעלות צלזיוס. בעזרת אינטרפרומטר לייזר, כאשר לא ניתן לשמור על סביבה יציבה, ניתן לתקן שינויים אטמוספריים באמצעות רכיבי פיצוי אוטומטיים אופציונליים.