精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床、IC工艺制造、计算机外围设备.其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资大.过去精密定位的精度和分辨率已从毫米量级过渡到了微米、从亚微米进入到了纳米量级.本文概述了获取高精度定位精度的支撑关键技术.介绍了基于宏微二级叠加方式的控制系统,研制的宏动工作台用精密滚珠丝杠螺母传动,由交流伺服驱动器驱动,配备反射式光栅检测元件,构成伺服反馈系统, 并对其实际误差曲线进行线性补偿之后,可将定位误差从76 μm降低到3 μm;再在宏动工作台面上安装高精度的微动载物台,由计算机进行宏微切换,从宏运动过渡到微运动方式,可实现大行程纳米量级精密定位.

对等步距多工位工作的纳米工作台，采用灰色模型能够同时对定位误差中的系统误差和随机误差进行动态补偿。讨论了提高灰色模型精度的方法，建立了改进背景值的等维新息GM（1，1）灰色预测模型。用5μm步距定位误差进行了一步预测分析，结果表明该模型具有较高的预测精度；5μm和3μm步距的定位误差预测补偿实验表明，工作台的定位误差可以控制在4．0nm以内。实验证明了灰色预测模型用于纳米定位系统动态补偿的有效性，且需要的建模数据很少、计算量小，适用于具有时变特征的精密定位系统。