本发明涉及一种物体表面油膜厚度在线测量装置，包括物体放置平台、龙门架、遮光罩、光源系统和光电探测器，所述遮光罩、光源系统和光电探测器设置在所述龙门架上并悬置在所述物体放置平台的上方，被探测物体放置在所述物体放置平台上并且从所述龙门架的下方通过，所述光源系统朝向所述物体发射探测光，所述探测光经过所述物体的表面反射被所述光电探测器接收，所述光源系统和光电探测器设置在所述遮光罩内，所述遮光罩的下部设置有透光槽。根据本发明提供的技术方案，可以全面地、连续地测出物体涂油表面的油膜厚度，用于优化工艺过程参数，提高物体表面的涂油质量。