巻出し径のオンライン計算方法とは？

はじめて投稿します。

フィルムを連続搬送する装置で『巻出し原反の外径』をオンラインで計算で導出するには、どうすれば良いでしょうか？

現在は超音波センサにて径検出し、ダンサにて張力制御を行っております。
…が、超音波センサだと測定精度、原反の芯振れ、等でイマイチうまく行きません。（特にワーク無の時の自動停止）

装置概要は「巻出し→ダンサ→等速ニップローラ→・・・」となっている為、ニップローラの移動量から送り出し長さは計算で求める事が出来てます。

送り出し長さ：Ｘ[m]
送り出し速度：Ｖ[m/sec]
ワークの厚さ：一定の厚さだが、未知変数
ダンサの振れ角：θ[rad]
ダンサアーム長：Ｌ[m]（θ振れると２Ｌθ送り長さが変化する）

として、巻出し径Ｄ(=２Ｒ)をオンラインで計算する方法、どなたか御教授ください。よろしくお願いします。

【追記】
２件、アドバイス頂けたのですが、私の質問内容で不足している事に気が付きましたので追記します。

現状、巻出し部の回転速度は、誤差（数ｍｍ）を含んだ超音波センサ値を用い、フィルム搬送速度に合わせてフィードフォワード的に径補正を加えて回転させてます。ただこれには前記の通り誤差を含んでいる為、誤差によって生じるダンサの振れ量を検知⇒ＰＩＤ制御で巻出し部の回転速度をフィードバック制御しています。
加減速を含め、基本的にこの方法でうまく搬送できているのですが、原反が無くなる時の超音波センサ値が信用ならない為、空芯ギリギリまで材料を使えないという課題に直面しました。（数ｍｍ誤差に対し、材料厚さが数十μｍで結構な無駄が出てしまいます...(涙)）

上司より径は一般的にセンサで測るのでなく自己演算で導出できる！と指示を受け、現在悩んでおります。
何か良い方法をご存知の方がおられましたら、ご指導ください。
よろしくお願いします。