La précision c'est la marge d'erreur du capteur (écart maximal entre valeur réelle et valeur mesurée).
A ne pas confondre avec la résolution : on peut afficher beaucoup de chiffres après la virgule mais qui ne sont pas significatifs.

Tu peux mettre le code entre balises [code ] avec le bouton #

J'ai l'impression qu'il n'y a pas qu'un problème de masse.
La mesure d'un paramètre tire sur la batterie d'alimentation, qui perd momentanément un peu en tension, ce qui fausse la tension de référence utilisée par la mesure analogique suivante.

Il faudrait un régulateur stable comme tension de référence pour les mesures analogiques.

j'ai besoin d'un positionnement hyper précis ce qui n'est pas le cas avec les engrenages...

Si tu changes de sens il peut y avoir du jeu, mais en tournant toujours dans le même sens et à vitesse constante, des engrenages c'est quand même précis (Cf montures équatoriales de téléscopes).

Mais c'est clair que 360° / 20 000 = 0.018°, ça fait une précision difficile à atteindre mécaniquement !!

faire fonctionner 2 moteurs pas a pas bipolaire afin de commander deux miroirs pour un laser de façon a écrire du texte en projection (POV persistance rétinienne)

La persistance rétinienne nécessite un balayage très rapide de toute la figure à dessiner.
Le moteur pas à pas est une technologie plutôt lente; des mécanismes à galvanomètre seraient bien plus réactifs.

Quelle erreur ?

La balle est elle suffisamment grosse pour y incorporer une émetteur d'ultra sons + pile ? ou la recouvrir de plusieurs LED IR ?

Une détection de mouvement (par infra-rouge, ou ultrasons) est facilement possible à 50cm.

C'est de là que doit venir le problème, l'alimentation de l'Arduino n'est pas assez puissante pour faire marcher 4 servos à la fois !

Comment sont alimentées tes servos ?

Pourquoi utiliser un  PC de supervision ?
L'Arduino est capable de prendre des décisions selon les entrées des capteurs sur la base de critères programmés.

Les ventilateurs, résistances , électrovanne peuvent être commandés par un simple module de plusieurs relais.
Si c'est un projet industriel, attention avec la haute tension.

Le choix de la carte Arduino (Uno, Mega...) dépend du nombre d'entrées et sorties souhaité.
Ce tableau récapitule les E/S disponibles : http://fr.wikipedia.org/wiki/Arduino

A -28°C je n'ai jamais essayé de carte Arduino mais ça devrait marcher.
Si le montage est alimenté par batterie, attention à la forte chute de tension au froid.

Le boîtier étanche n'est pas un luxe si on commande de la puissance industrielle, c'est nécessaire.

La retransmission vers un PC se fait simplement par câble USB... si le PC n'est pas trop loin. On peut utiliser Processing comme interface sur le PC.
Une carte pour l'ensemble me parait plus simple et rationnel.

L'impression 3D ne fera pas les trous rectangulaires à ouvrir sur les faces verticales (passage de fil USB par exemple), puisqu'on monte couche par couche de bas en haut.

Il te faut combien de boîtiers, de quelle taille ?
Avec une CNC on fait ça facilement en MDF par exemple, avec des découpes compliquées.

Rempalcer
if (valeur == 1 && rpm >= 2000){
  Go = 2;
}

par :

if (valeur == 1 && rpm >= 2000 && rpm <3000){
  Go = 2;
}

-Un servomoteur que j' avait chez moi fonctionne au ralenti et par a coup quand j'essaie de le commander depuis l'arduino.

Par quoi est il alimenté ? l'Arduino ne délivre pas de puissance mais seulement des commandes.
Il faudra une alim séparée pour le servo.
Penser aussi à relier les masses de l'arduino et du servo.

J'ai un projet de calcul de vitesse. J'ai donc commander deux capteurs infrarouge réflectif. Le but étant de déclencher un chronomètre lors du déclenchement du premier capteur, d'arrêter ensuite le chronomètre au déclenchement du second de noter le temps

Il suffit d'espacer tes 2 compteurs d'une distance connue D.
Tu mémorises l'instant de passage T1 devant le 1er compteur avec la fonction millis()
Tu enregistres le moment de passage T2 devant le 2d compteur, et tu calcule la différence de temps.
V = D/ (T2 - T1)

La seule difficulté sera d'avoir un seul objet à la fois qui défile entre les deux compteurs (espacer les objets, ou rapprocher les capteurs).