传统的镜头结构公差设计中，主要依赖于经验，缺乏镜头装配公差分析的数据。常用的镜头装配方式是一种欠定位的方式。由于现在的计算机辅助公差分析技术不能较好的解决不完全定位装配的公差分析问题，提出了基于蒙特卡罗法的镜头结构的公差分析方法。以压圈法透镜装配为例，建立了透镜装配的公差模型，该模型同时考虑到机械尺寸公差和形状位置公差，并兼顾到装配不确定度的分析。以激光参数测量系统中一个典型的双分离透镜为例，采用了两种形式的结构设计方案。第一种方案，压圈都置于透镜的同一边；第二种方案，压圈分别置于透镜的两边。利用蒙特卡罗公差分析方法，获得了这两种方案的透镜的装配公差数据。根据装配精度要求，在方案二的基础上，提出了基于车床装配的方案。仿真分析结果显示，该方案能够满足透镜的装配要求。利用车床装配方案，对10组镜头进行装配试验，装配结果能够满足要求，证实了蒙特卡罗公差模拟方法的可行性。该车床装配方案已广泛地应用于实际的工程项目中。